Brevet FR2274003A1 — publié le 19760102

La présente invention a trait à dés perfectionnements relatifs à la récupération des calories de l'air vicié dans un local tel que un appartement ou une maison, munis d'un système de ventilation. Elle a plus spécialement pour objet un procédé et un dispositif permettant d utiliser les calories de l'air vicié chaud qui va entre éjecté d'un local, pour réchauffer l'air neuf extérieur qui va Titre introduit dans ce local et de réaliser ainsi une appréciable écon gie. L'installation de dispositifs mécaniques et/ou électriques de veatilation dans les locaux d'habitation et de travail est maintenant bien comme et couran- ment utilisée. Par exemple, on équipe fréquemment les appartements des isieubles modernes ou encore les Misons individuelles de systèmes 8 de circulation d'air se Ion lequels l'air neuf extérieur est aspiré par exeiple par des arilles disposés dans les différentes pièces, nota est 1. séjour et les chambres, pour Stre ensuite conduit dans des gaines avec extracteurs situés dans des pièces tels que la cuisine et les cabinets de toilette oW l'air pollue doit être rapidement éliminé; on peut ainsi renouveler assez rapide en l'air d'un d'un apparteent, les débits d'as- piration, dans l'extracteur général de commande, pouvant généralement varier entre 50 et 150 n3 d'air/heure.Dans d'autres types de locaux, notanent des saisons individuelles, le système de ventilation est utilisé en combinaison avec les loyens de chauffage eux es du local; par exemple l'air chaud est envoyé par des bouchea judicieusement disposées dans les différérentes pièces de la saison et, après circulation dans les volumes disponibles à chauffer, il est aspiré par un ou des extracteurs dans des gaines qui l'évacuent à l'extérieur. L'air d'entrée est capté à l'extérieur de la saison, chauffé au préalable par tout moyen connu Çélectrique ou autre) puis distribué par des convecteurs. Selon une pratique maintenant assez répandue dans le cas des habitations individuelles, l'air extérieur est capte dans un puits dit "canadien" ou norvé- gien, situé à une distance de l'ordre de dix à vingt mètres de l'habitation et qui consiste en une excavation d' une profondeur généralement comprise entre un et deux mètres de laquelle débouche, au niveau du sol, une canalisation enterrée reliée à la maison à équiper.Cet air neuf ainsi capté est envoyé avec une légère surpression dans les pièces de séjour de la maison et, éventuellement avec l'aide d1 extracteurs dans les parties cuisine et/ou toilette, il est aspiré dans ces secteurs d'où il est renvoyé ensuite dans l'atmosphère L'air neuf peut être chauffé en hiver lors de son introduction dans la maison ou, au cours des saisons tempérées ou chaudes, il peut servir d'agent de refroidissement des locaux et créer ainsi un véritable conditionnement de la température intérieure. quel que soit le mode de ventilation adopté dans les techniques connues brièvement rappelées cidessus, l'air usé ou vicié qui est récupéré dans les con duites d'extraction reliées aux pièces telles que : cuisine, w.C. toilettes, est toujours envoyé dans l'Qtmosphère sans utilisation de la capacité calorifique qu'il représente. Un but de l'invention est précisément de réaliser une économie d'énergie en réutilisant cet air vicié pour réchauffer la température de l'air neuf, plus froid, qui est envoyé dans une habitation. Un autre but est de prévoir une mise en pratique de 1 'idécière cidessus sans entraîner de modifications du coût prohibitif des installations existantes dans lesquelles l'air neuf extérieur circule dans des canalisations de plusieurs mètres de longueur avant d'tre amuis dans le local à ventiler et/ou à chauffer. I1 a été trouvé que ces buts, et d'autres qui apparaitront au cours de la présente description, pouvaient Entre facilement atteints par utilisation d'un procédé selon lequel on fait circuler l'air vicié, avant sa mise en contact avec l'extérieur, dans une conduite concentrique à la canalisation d'amenée d* air neuf, les flux d'air vicié et d'air neuf circulant en sens inverse depuis le local à conditionner jusqu' au point géographique où l'air neuf est capté et l'air vicié éjecté. Ce procédé trouve une application de choir dans les systèmes de ventilation et/ou chauffage susmentionnés utilisant un puits canadien. En effet, puisque ces systèmes mettent en oeuvre des canalisations enterrées d'assez grande rlongueur (par exemple douze à quinze mètres) et à une profondeur (environ un mètre à un mètre cinquante) où la température du sol est sensiblement constante pour une saison donnée, les échanges de calories entre la conduite d'air vicié chaud et la canalisation de circulation d'air neuf extérieur ont le temps d'entre effectués et l'on peut parvenir, assez rapidement dans de nombreux cas, à 1' établissement d'un état stationnaire c' est-à-dire à un équilibre des températures de l'air qui circule dans les tubes enterrés. Par exemple, si l'air est capté à l'extrémité supérieure du puits à une température de 100c et qu'il pénètre normalement à la température de 80c, après sa circulation dans 15 mètres de canalisation, dans le local à ventiler, le passage au sein de ladite canalisation d'une conduite d'air vicié à 230c permet d'élever de plusieurs degrés la température de l'air d'entrée dans le local. Ce gain de calories est évidemment fonction de plusieurs paramètres, dont notamment: la profondeur où est enfouie la canalisation, la longueur de cette canalisation, le matériau utilisé pour la réalisation de la conduite d'air vicié, la vitesse de circulation des courants gazeux dans la canalisation et la conduite, etc... Les conditions optimum d'échange calorifique peuvent facilement Feutre établies par des séries d'essais à la portée de l'homme de l'art. L'invention peut s'appliquer également au cas où la canalisation d'amenée d'air neuf dans le local se trouve non pas enfouie dans le sol mais disposée en un lieu, abrité ou non, proche du local à ventiler (par exemple cave, grenier,etc..) pourvu que cette canalisation ait une longueur suffisante pour que les échanges de températures entre l'air neuf de la canalisation et l'air usé de la conduite inter ne aient le temps do s'effectuer. En pratique, la mise en oeuvre et les résultats visés par le procédé exigent que l'air introduit dans le local et l'air vicié extrait de ce dernier aient une vitesse de circulation convenable à la fois dans le local et dans les canalisa tion: et conduite. les conditions OptirNa sont genéralement atteintes en installant, à proximité de l'arrivée d'air neuf dans la ou les pièces du type séjour et chambres de la maison d'habitation (par exemple), un dispositif d'aspiration tel que turbine ou analogue qui permet de maintenir une légère surpression dans lesdites pièces, alors que, simultanément, on prévoit un dispositif de meme fonction à proximité de l'extraction de l'air vicié dans les parties du type cuisine et toilettes de la maison. La réalisation pratique du dispositif selon l'invention, qui consiste en une installation de la conduite d'air chaud vicié à l'intérieur de la canalisa tion d'amenée d'air frais, ne pose pas de problèmes techniques particuliers et cons titue d'ailleurs un moyen connu en soi dans la technologie de l'hydraulique ou des échangeurs de température. I1 suffit de prévoir la conduite en un matériau à bonne conductibilité thermique tel que par exemple du cuivre, de l'aluinium, des alliages de ces métaux ou analogues alors que la canalisation d'air frais peut être réalisée en tout matériau habituellement mis en oeuvre pour de tels usages comme par exemple de l'amiante, du fibro-ciment,etc... Un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit ci dessous, à titre illustratif seulement, par référence à la figure unique du dessin annexé où l'on a représente, de façon très schématique, un dispositif de récupération des calories de l'air vicié au bénéfice de l'air neuf-dans une maison d'habita tion iaolée, munie d'un chauffage électrique et pourvue dans son environnement d'une prise d'air par puits de\type canadien. La maison 1 dont toutes les parois extérieures ont été convenablement isolées à l'aide d'un matériau 2 tel que laine de verre, mousse plastique,etc.. (comme cela est bien connu pour les habitations à chauffage électrique intégré) a été globalement séparée sur la figure, par la cloison imaginaire 3, en deux parties distinctes (A) et (3) représentant d'une part les pièces de séjour et les chambres (A) et d'autre part les locaux tels que : cuisine, salle d'eau, i.C.. lingerie (B). La partie (A) est alimentée en air neuf extérieur à partir d'un puits canadien cons- titue par une excavation.4 creusée dans le sol 5 à une certaine distance de la mai son 1 et à une profondeuriatenviron Jeiji mètres par exemple. L'evcwvation est reliée à la partie (.) par une canNlisation 6 qui peut avoir une longueur D enfouie dans le sol d'environ douze à dix-huit mètres. Cette canalisation conduit l'air extérieur dans les parties (8) où cet air est aspiré par tout moyen convenable comme par exemple une turbine 7 et passe dans un convecteur électrique 8 avec réglage à thermostat, dans le cas choisi comme exemple où la maison est soumise à un chauffage électrique pendant la saison froide. L'air, qui se trouve en légère surpression dans la partie (A), pénètre dans les pièces (B). Selon la caractéristique essentielle du procédé de l'invention, l'air usé et chaud qui a circulé dans la partie (B) est envoyé, de préférence sous aspiration obtenue par exemple par des extracteurs mécaniques ou une turbine 9, dans un conduit 10 qui rejoint dans le sol la canalisation 6 d'amenée d'air frais et est introduite au sein de cette dernière, par exemple au point Il, par tout moyen connu. On conduit 10 concentrique à la canalisation 6 amène l'air, sous une légère surpression, jusqu'à l'extérieur du puits canadien 4, au moyen de la cheminée 12. Dans une réalisation telle que décrite ci-dessus, l'échange calorifique entre l'air neuf frais (par exemple à 70c) et l'air vicié tiède (par exemple à 230c) permet une récupération importante des calories, habituelloient perdues, de ce dernier, pour réchauffer de plusieurs degrés l'air frais qui alimente la Mi- son et réaliser ainsi une économie d'énergie de chauffage. Bien entendu, la portée de l'invention n1 est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus; elle s' étend en effet à tous types de constructionss dans lesquelles il est possible de prévoir un parcours de plusieurs mètres de canalisations d'amenée d'air pour le chauffage et/ou le conditionnement de divers locaux. R E V E N D I C T I O s I - Frocéde de récupération des calories de l'air vicié chaud, normalement ejecté a l'extérieur d'un appartement ou d'une maison munis d'un système de ventilation qui capte l'air neuf et frais extérieur au moyen d'une canalisation de plusieurs mètres de longueur, le procédé étant caractérisé en ce que l'on f-it circuler l'air vicié, avant sa mise en contact avec l'extérieur, dans une conduite concentrique à la canalisation d'amenée de I'air neuf extérieur, les flux d'air vicié et d'air neuf circulant en sens inverse depuis le local à conditionner jusqu'au point géographique où l'air neuf est capté et l'air vicié éjecté. 2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la circulation de l'air vicié dans la conduite et de l'air neuf dans la canalisation est provoquée par des dispositifs de type connu tels que turbines, extracteurs ou analogues, installés dans ou à proximité du local à conditionner. 3 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la conduite de circulation d'air vicié est réalisée en un matériau ayant une bonne conductibilité thermique de façon à atteindre rapidement un équilibre ou quasi-équilibre des températures de l'air au sein de ladite conduite et de ladite canalisation. 4 - application du procédé selon les revendications 1 à 3 au réehauffage de l'air neuf extérieur introduit dans un local à chauffer et/ou à ventiler dans le cas oi cet air est capté dans un puits de type canadien et conduit jusqu'au local par une canalisation enterrée e plusieurs mètres de longueur.