Brevet FR2208098A1 — publié le 19740621

La présente invention concerne un appareil de conditionnement d'air, ctest-à-dire un "appareil de climatisation", uevant être placé au voisinage d'un mur extérieur d'une pièce à aérer et, selon les besoins, à chauffer ou à re refroidir au moyen de cet appareil et comprenant des organes de ventilation par une ou plusieurs ouvertures débouchant à l'air libre pratiquées cyans le mur extérieur au niveau de l'appareil, au moins un échangeur de chaleur, ainsi qu'un ventilateur de circulation destiné à faire circuler l'air de la pièce à travers 1'2changeur de chaleur, pour chauffer ou refroidir la pièce. Le besoin d'un appareil d'aération et de chauffage de pièces ou locaux séparés dans un bâtiment existe depuis longtemps. Les fortes exigences d'éclairage, avec pour effet secondaire un apport de chaleur considérable, et d'une température intérieure agréable, meme pendant le plus fort de l'été, ont cependant aussi entraîné la nécessité de refroidir l'air de la pièce, pendant une grande partie de l'année. Une raison supplémentaire en est également l'utilisation de machines de bureau dégageant de plus en plus de chaleur. On a construit un grand nombre d'appareils de climatisation différents, et il en existe encore sur le marché un certain nombre de types. Tous les types ont en commun un échangeur de chaleur lamellaire, ainsi qu'un dispositif d'entraSnement destiné à faire circuler l'air à travers la piè- ce et l'échangeur de chaleur. Depuis environ une décennie, le domaine d'application s'est étendu également aux bâtiments complets, dans lesquels chaque pièce est équipée couramment d'un ou plusieurs'appareils de climatisation. Les conditions d'une bonne répartition de l'air de ventilation dans la pièce, ainsi que d'une faible différence de température entre l'air insufflé et l'air ae la pièce, en particulier dans le cas du refroidissement, obligent à faire circuler un débit du air relativement important. La pression nécessaire pour cela est cependant faible, de sorte que le besoin peut être couvert par un ventilateur radial qui fonctionne à faible vitesse périphérique, sans produire de bruit gênant. Dans les appareils antérieurs qui étaient réalisés ainsi, 1 'amenée d'air de ventilation était cependant la source de grandes difficultés,en raison des conditions de pression variables à l'extérieur. Les appareils étaient sans exception raccordés à une ouverture pratiqué dans l'une des parois extérieures de la pièce, en général dans un parapet de fenetre, par laquelle était aspirée la quantité d'air frais nécessaire. Il régnait cependant souvent, à l'extérieur de la paroi, une pression causée par le vent, augmentant notablement la quantité d'air influente, et ayant aussi par suite un effet sur la température de l'air insufflé dans la pièce.Cela en traSne des phénomènes de courant d'air et ne peut être, dans le cas présent, maPtrisé, pour des raisons de coût, par une régulation automatique de l'échangeur de chaleur, qui devrait avoir un temps de réponse suffisamment court et réagir au rythme des rafales de vent. Des conditions encore pires apparaissent facilement, dans le contexte des constructions en ilotes fermés. Dans le cas d'une cour entourée par des bâtiments, il se trouve qu'il apparat une dépression permanente du coté sous le vent d'un bâtiment situé du côté du vent. Si l'ouver- ture d'entrée d'air en question se trouve dans cette paroi, le volume d'air introduit est réduit et il est même arrivé de pouvoir mettre en évidence un courant en sens opposé, c'està-dire de l'intérieur vers l'extérieur. Une façon d'éviter ces inconvénients consiste à augmenter la pression du ventilateur, ce qui permet d'introduire un étranglement limitant les variations dans l'accès de l'air frais. Cela augmente cependant fortement le risque de bruit perturbateur et entrasse une consommation de puissance accru. Un nouveau type principal d'appareils de climatisation s'est fait jour progressivement. Dans ces appareils, un groupe central et conçu pour un assez grand nombre d'appareils faisait parvenir par des canalisations une quantité d'air frais réglée à chaque appareil. Du fait que la place nécessaire pour ces canalisations est limitée, il a fallu utiliser des canaux étroits et accepter des vitesses élevées de l'air. L'idée d'utiliser la pression dynamique du courant d'air frais comme force motrice pour un éjecteur,pouvant remplacer le ventilateur de circulation de l'appareil, prenait forme. Ces appareils dits à induction ont à présent remplacé pratiquement entièrement les anciens types d'apreils de climatisation, marré le fait que les longues conduites d'amenée d'air frais étaient à la fois coûteuses et difficiles à incorporer. Avec la technique de construction moderne plus avancée, les difficultés se sont cependant de nouveau accrues. Lorsque les parois sont constituées à partir de blocs préfabriqués et qu'une technique d'armature haute autorise une épaisseur inférieure à 300 mm des planchers séparant les étages, il est simplement impossible d'avoir de la place pour des canaux d'air de 75 à IOOmm de diamètre. En conséquence, l'invention a pour objet d'éliminer cet inconvénient qui est inhérent aux appareils anciens pourvus de ventilateurs, et qui réside dans la trop grande sensibilité aux variations de la pression régnant à l'entrée d'air extérieur, dues à des conditions d'installation hétérogènes et à des variations de la force du vent. Un tel perfectionnement rend l'appareil pourvu de ventilateur bien approprié pour remplacer l'appareil à induction décrit plus haut, convenant moins bien dru point de vue de l'installation. On va décrire en détail quelques exemples d'exécution non limitatifs de l'invention, au moyen des figures du dessin annexé dont La figure 1 est une coupe verticale schématique d'une section de paroi extérieure et d'un appareil de climatisation glacé près de la paroi extérieure, comportant un ventilateur d'amenée d'air qui estxbranché sur une entrée d'air extérieure formée dans la paroi extérieure derrière l'appareil; La figure 2 représente, de facon analogue une installation dans laquelle l'appareil de climatisation comporte à la fois des ventilateurs d'amenée et d'évacuation d'air, qui sont branchés sur des Ouvertures pratiquées dnne la paroi-extérieure derrière 1 'appareil. TJes deux figures représentent un appareil de climatisation 3 placé sur le sol 1 d'une pièce à c8té du mur extérieur 2, comportant un boîtier 4 qui comporte dans la zone inférieure une entrée 5 d'air de la pièce dans l'appareil et, dans la partie supérieure, une sortie d'air 6 destinée à décharger l'air conditionné dans la- pièce. Le bottier comprend un ventilateur de circulation 7 qui maintient la circulation d'air entre la pièce et l'appareil par "l'entrée" 5 et la "sortie" 6 . Le volume compris dans le bottier est subdivisé par une cloison de séparation 8 dans le ventilateur en une chambre d'admission 9 et une chambre de décharge 10. Dans la chambre d'admission 9, le courant d'air de circulation passe par un filtre à air ll et, avant d'entrer de nouveau dans la pièce, il traverse dans la chambre de décharge, un échangeur de chaleur 12 pour être chauffé ou refroidi, selon les nécessités. Pour aérer la pièce, le mur extérieur 2 comporte une ouverture 13 qui est branchée du côté d'aspiration d'un ventilateur d'amenée d'air 14 se trouvant dans l'appareil de climatisation, qui engendre une pression statique bien plus grande que le ventilateur de circulation 7 et se raccprde, par son c8té de refoulement, à un organe 15 opposant une résistance à l'air, qui provoque une chute de pression ne dépassant que légèrement par valeurs inférieures la pression du ventilateur. Plus précisément, le ventilateur d'amenéed'air 14 est réalisé de telle façon qu'il engendre une pression statique beaucoup plus élevée que la plus grande augmentation de pression prévisible sans chute de pression sous l'action du vent à l'extérieur du mur extérieur.En outre, le ventilateur 14 est en série avec l'organe de résistance 15, pour réduire la pression du courent d'air d'amenée subissant les effets de ltextérieur sur le niveau existant à la sortie de l'organe de résistance ayant le filtre à air ll où le courant d'air d'amenée est cédé au airant d'air de circulation. La pression du ventilateur d'amenée d'air est, de préférence choisie dans ce but plusieurs fois supérieure à celle du ventilateur de circulation. L'organe de résistance 15 est représenté schématiquement sur la figure I sous la forme d'un rétrécissement, mais il peut aussi cependant être conformé, par exem- ple, de façon que la chute de pression visée soit obtenue e sentiellement par frottement et détournement du courant d'air qui le traverse. Comme le montre la figure 2, l'organe de résistance à l'air situé après le ventilateur d'amenée d'air 14 peut aussi être constitué par un filtre à air 16 qui peut être d'un type à très grande qualité, eu égard à la pression disponible, et peut effectuer une épuration de l'air extérieur aspiré beaucoup plus active qu'avec des filtres à air clas-* siques. Le courant d'air qui afflue en provenànce du filtre à air 16 est cédé au courant d'air de circulation en aval du filtre 11 dans la chambre d'aspiration 9. Dans 11 exemple d'exécution représenté sur la figure 1, on suppose que la pièce est équipée d'un-type d'appareils dtévacuation d'air courants pour évacuer un courant d'air correspondant au courant d'amenée d'air du ventilateur 14. La figure 2 montre que l'appareil de cli xatisation 3 peut aussi être pourvu d'un ventilateur d'évacuation d'air 117 > qui est branché dans ce cas, par son c8té de refoulement, à une ouverture supplémentaire 18 pratiquée dans le mur extérieur 2 et dont le côté d'aspiration se trouve en amont du filtre 11 pour recevoir et détourner un courant dérivé du courant d'air de circulation provenant ae la pièce. Le ventilateur d'évacuation d'air 17 est aussi, pour obtenir une meilleure stabilité vis-à-vis des variations de conditions de pression à l'extérieur du mur extérieur , monté en série avec un organe de résistance 19 qui produit une chute de pression du meme ordre de grandeur que l'organe de résistance 15 ou 16 déjà mentionné du côté d'arrivée de l'air. Dans l'exemple d'exécution représenté, cet organe de résistance se présente sous la forme d'une embouchure accélératrice se trouvant à l'extérieur du mur, au moyen de laquelle l'air d'évacuation est amené à une distance considérable de la façade. Dans l'exemple d'exécution représenté sur la figure 2, les deux organes de résistance 16 et 19 peuvent; bien entendu, entre conformés de la moeme matière que l'organe de résistance 15 de la figure 1, de façon que la chute de pression souhaitée soit obtenue essentiellement par frottement et déviation des courants d'air. En outre, la chutede pression dans les différents trajets d'écoulement peut etre obtenue totalement ou en partie par la traversée des deux courants d'échangeurs de chaleur à récupératioh, destinés à effectuer des échanges de chaleur entre les courants. Le ventilateur d'amenée d'air 14 et le ventilateur d'évacuation d'air 17 éventuel doivent certes être dimensionnés pour une haute pression, mais il faut prendre garde au fait que les courants d'air de chacun d'ex correspondant normalement à 10 à 25 * du courant d'air délivré par l'appareil au moyen du ventilateur de circulation 7. Ils peuvent donc être entratnés par un moteur électrique à faible vitesse de rotation, de sorte que l'on peut facilement obtenir la pression nécessaire, pour un rayon de roue relativement faible. Les deux ventilateurs 14 et 17 peuvent alors titre avantageusement placés sur un arbre de moteur commun. REVNDICATI0NS 1. Appareil de conditionnement d'air, conformé en appareil de climatisation ou "climatiseur" et devant titre placé près d'un mur extérieur d'une pièce à aérer et, selon les nécessités, à chauffer ou à refroidir au moyen de cet appareil, et comprenant des organes d'aération par une ou plusieurs ouvertures de l'appareil se trouvant dans le mur extérieur et débouchant à l'extérieur, au moins un échangeur de chaleur ainsi qu'un ventilateur de circulation destiné à frire circuler l'air de la pièce à travers ltéchangeur de chaleur, afin de chauffer ou de refroidir la pièce, caractérisé en ce que les organe d'Xérlatifoi comprennent un ventilateur d'amenée d'air 14 ou un ventilateur d'amenée d'air 14 ainsi qu'un ventilateur d'évacuation d'air 17 en liaison avec l'ouverture 13 ou les ouvertures 13, 18, le ventilateur d'amenée d'air ou chacun des deux ventilateurs étant conçus de façon à fonctionner avec une pression statique nettement plus élevée, de préférence plusieurs fois plus élevée, que le ventilateur de circulation 7, et étant en série avec un organe de résis- tance à l'air (15,16,19) qui produit une chute de pression ne différant que légèrement par valeurs inférieures de la pression statique supérieure citée. 2. Appareil selon Xa revendication l,ca- ractérisé en ce que la pression statique du ventilateur d'amenée d'air 14 ou le ventilateur d'amenée et d'évacuation d'air (14,17) dépasse considérablement les augmentations de pression ou chutes de pression prévisibles, les plus fortes pouvant être provoquées par la force ou la direction du vent, qui peuvent appariStre à l'extérieur du mur extérieur 2. 3. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de résistance à l'air (15,16,19) dst réalisé de façon que la chute de pression visée soit provoquée essentiellement par frottement et déviation du courant d'amenée ou d'évacuation d'air qui le traverse. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de résistance à l'air est formé, pour le ventilateur d'amenée d'air 14, par un filtre à air 16. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de résistance à l'air correspondant au ventilateur d'évacuation d'air 17 est formé par une embouchure de sortie accélératrice 19 destinée à chasser l'air d'évacuation du voisinage de la face extérieure du mur extérieur 2. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de résistance à l'air rattaché aux ventilateurs d'amenée et d'évacuation d'air (14, 17) est constitué par un échangeur de chaleur à récupération. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le ventilateur d'amenée d'air (14, figure 2) cède le courant d'amenée d'air au courant d'air de circulation de la pièce en aval d'un filtre à air 11 prévu pour le courant cité en dernier lieu se trouvant du côté d'aspiration du ventilateur de circulation 7, et en ce que le ventilateur d'évacuation d'air 17 reçoit un courant d'air d'évacuation du courant d'air de circulation en amont de ce filtre 11. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que le ventilateur d'ame nCe d'air 14 et le ventilateur d'évacuation d'air 17 se trouvent sur un arbre de moteur commun.