Brevet FR2391427A1 — publié le 19781215

L'invention se rapporte à un conditionneur d'air incluant un moyen de récupération thermodynamique de chaleur sur l'air extrait et plus particulièrement, mais non exclusivement, à un tel dispositif destiné à conditionner l'air du hall d'une piscine couverte et de ses annexes. Sars une installation pour établir une ventilation et réchauf- fer l'air, les buées, qui prennent naissance à l'intérieur du hall par suite de l'évaporation de I'eau à la surface des bassins (environ cent soixante dix grammes par heure et par mètre carre de surface) et sur les corps des baigneurs, rendraient désagréable l'atmosphère des piscines. Min d'tre suffisamment fort pour que les baigneurs n'aient pas une sensation de froid due a: l'évaporation de l'eau sur leur corps, mais néanmoins --suffisamment faible pour qu'il n'y ait pas de condensation sur les parois, le degré hygrométrique doit entre maintenu, environ à soixante diix pour cent par une installation renouvelant l'air du hall deux à quatre fois par heure selon les saisons De ce fait, le chauffage à fournir doit être suffisant pour compenser, outre les pertes au travers des parois, tant la chaleur de vaporisation de l'eau à la surface des bassins, que la chaleur entraidée par l'air extrait. Généralement, ce chauffage est assuré pour sa majeure partie (pour environ les deux tiers) par l'intermédiaire de l'air insufflé, le complément étant fourni par un chauffage statique qui, isolément, pourra, aux heures de fermeture de la piscine, être utilisé afin d'y maintenir une tem- pérature de base de l'ordre de vingt degrés. En conditionnement d'air où l'on extrait de l'air vicié qui est chaud, afin de- réduire les frais de chauffage , il est connu de récupérer la chaleur de l'air extrait et ce en recyclant au moins partiellement cet air extrait apyres filtration voire même apres stérilisation et/ou en le faisant passer sur l'évaporateur d'un circuit frigorifique d'une pompe a chaleur, dont le fluide frigorifique restituera thermodynamiquement au condenseur, placé sur le parcours de l'air insuflé, la chaleur ainsi récupérée sur l'air extrait, d'ailleurs majorée de la puissance motrice, lue en unité calorifique, absorbee par le compresseur également intercalé sur un tel circuit. Il est également connu de faire passer la totalité de l'air insufflé, c'est-à-dire l'air neuf et/ou l'air recyclé, sur un moyen de chauffage direct d'appoint par exemple à l'aide de résistances electriaues. Pour moduler les débits des circuits d'air neuf et d'air recyclé en vue du mélange d'air recherché, il est fait appel à des registres, couplés mécaniquement par un embiellage, jouant le même rôle que des vannes à trois voies. Le rendement d'une telle installation est rarement satisfaisant car cela nécessiterait un refroidissement très important de l'air extrait et une disproportion, en surface et/ou en débit, de la batterie froide par rapport à la batterie chaude, bien que le coef fichent d'échange soit amélioré par la condensation qui est dûe au refroidissement de l'air extrait Cette condensation assure donc par ailleurs la deshumidification de l'air extrait à évacuer ou à recycler. Si le refroidissement est très important, la deshumidification sera très forte. Si, généralement cette forte deshumidification et ce refroidissement très important de l'air extrait sont nécessaires, dans certains cas, qui sont déterminés par la température et le degre hygrométrique de l'air neuf, avec une installation de type connu, de l'air extrait inconsidérement refroidi et/ou trop deshumidifié se trouve malheurousement recyclé. Un résultat de la présente invention est un conditionneur d'air incluant un moyen de récupération thermodynamique de chaleur sur l'air extrait et qui, tout en oerjerùiettant dans tous les cas de récupérer autant de chaleur sur 1' air extrait permet néanmoins de, selon les besoins, recycler de l'air extrait - soit fortement refroidi et deshumidifié - soit modérement refroidi et deshumidifié. Un autre résultat de l'invention est un tel conditionneur permettant un échange quasi total de chaleur entre l'air extrait et l'air insuflé. A cet effet, elle a pour objet un conditionneur d'air du type précité, notamment caractérisé en ce qu'il comprend - deux évaporateurs qui sont disposés sur le parcours suivi par 11 air vicié extrait puis rejeté et ce l'un Cil amont et l'autre en aval de la zone de ce parcours où est opérable le prélèvement de l'air à récycler - un condenseur qui ast disposé sur le parcours de l'air traité insufle, et ce, qu'il provienne de la source d'air neuf ou du par- cours de recyclage, lequel condenseur est inséré dans une portion de circuit frigorifiquene comportant pas d'évaporateur propre mais qui est terminé par : - un moyen de raccordement commutable sur l'un des deux évapo rateurs précités. l'invention sera bien comprise à l'aide de la description ciaprès faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente - Figure i : schématiquement, le conditionneur vu de face - ligure 2 : le schéma ae raccordement des éléments du circuit de récupération thermodynamique de chaleur. le conditionneur selon l'invention comprend une structure spéciale 1 à sections préassemblées et démontables déterminant deux parcours d'air 2,3, superposés le premier 2 pour l'air vicié repris 4 puis rejeté 5, le second 3 pour l'air neuf 6 admis puis insuflé 7 après traitement. Les sections o et 9 de la structure t consistent en des ventilateurs centrifuges, à débit réglable par ajustement du diamètre de leur -ooulie de commande 10,11, ces ventilateurs 8,9 produisant deux flux inversés dans les parcourb 2,3. Dans une zone 12 de ces parcours 2,3 qui et située sensiblement au milieu de la structure i, est permis le prélèvement 13 de l'air à recycler. Ce recyclage 13 de l'air, avec mélange approprié d'air neuf 6 est sous la dépendance de deux registres modulants 14,15, accouplés en sens opposés par un embiellage 16, commandé par un régulateur 17, piloté par un analyseur enthalpique 18 de l'air neuf. Ces registres ajustent ainsi l'admission d'air neuf en fonction des demandes internes de chaleur tout en limitant la quantité d'air vicie recyclé. L'air recyclé 13 et l'air neuf 6 passent ensemble dans le filtre de la section 19, puis sur le chauffage direct d'appoint de la section 20. ne chauffage d'appoint est sollicité que pour les périodes difficiles de mise en régime, quand les conditions extérieures de température et d'hygrométrie sont défavorables, ainsi qu'en période de faible utilisation du ou des bassins, par manque d'évaporation. De ce fait, pour la majeure partie de leur chauffage, l'air recyclé 13 et l'air neuf 6 passent, après filtration 19 sur le condenseur 21 inséré dans un circuit frigorifique 22 en vue de récupérer thermodynamiquement la chaleur de l'air vicié repris 4 par passage de celui-ci, avant son rejet, sur l'évaporateur 23 ou 24 de ce circuit frigorifique.Dans ce circuit généralement dénommé pompe à chaleur où chauffage thermodynamique, l'évaporateur 23 ou 24 assure ainsi la deshumidification et le refroidissement de l'air viciez avec une intensité suffisante pour Que 16 condenseur 21 puisse assurer le chauffage global de l'air insuflé avec un coefficient de performance de ITordre de trois virgule huit. De ce fait, cette pompe à chaleur a sa capacité qui est adaptée en fonction des sollicitations reçues de régulateurs appropriés (non représentés). selon une caractéristique essentielle de l'invention, pour, dans des conditions précises , éviter de recycler (13) de l'air vi clé inconsidérement refroidi e t/ou trop deshumidifié, le conditionneur comprend deux évaporateurs 23 et 24 qui sont disposés sur le parcours 2 de l'air vicié extrait 4 puis rejeté 5 et ce, l'un 23 en amont et l'autre 24 en aval de la zone 12 où est opérable le prélèvement de l'air à recycler. De ce fait, le condenseur 21 est inséré sur un circuit frigorifique 22 qui ne comporte pas d'évaporateur qui lui est propre mais au contraire ce circuit est terminé par un @oyen 25 de raccordement commutable selon les besoins sur l'un des deux évaporateurs 23, 24 précités. Cette disposition originale permet, selon les besoins, de refroidir et donc , de deshumidifier, avant rejet, soit l'air vicié recyclé et celui rejeté, soit seulement l'air vicié rejeté et ce, autommtiquement en fonction des données de l'analyseur enthalpique 1@. Stant donné que les gouttelettes de condensation formées sur l'évaporateur pourraient réhumidifier l'air recyclé, en ssortie de l'@vaporateur amont 23 est évidemment prévue une section 26 pour vue d'un séparateur de gouttelettes Selon une autre caractéristique de l'invention, pour assurer un transfert de chaleur optimum en@rapport avec les differences de températures entre l'air vicié et l'air neuf, ceux-ci subissent en permanence respectivement un pré-refroidissement par une batterie froide 27 placée à l'entrée de l'air repris 4 et un pré- chauffage par une batterie chaude 28 placée à l'entrée de l'air neui o toutes deux raccordées à un même circuit d'échange 29. Le rendement de ce circuit, par exemple à eau glycolés est de l'ordre de cinquante pour cent lors des écarts maxima enregistrés. Ainsi réalise, ce conditionneur a de nombreux avantages et, notamment, il permet : - de restituer à l'air neul et/ou à l'air recycl toute la chaleur contenue dane l'air vicié extrait - de récupérer toute la chaleur latente de l'air lors de la deshumidification - d'utiliser au mieux l'enthalpie de l'air neuf - d'abaisser les régimes de température et d'hygrométrie lors des périodes d'innocupation - de réduire la consommation instantannée d'énergie au moment où celle-ci ne bénéficie pas d'un tarif préférentiel. REVENDICATIONS 1. - Conditionneur d'air, plus particulièrement mais non exclu @ivement pour hall de pisOine et seE annexes, incluant un circuit frigorifique communément dénommé pompe à chaleur, assurant la @cupération thermodynamique de chaleur sur l'air vicié extrait, par passage decelui-ci sur son évaporateur, en vue de la restitutien de cette chaleur à l'air insuflé par passage de ce dernier sur son condenseur, dans lequel conditionneur, bien que l'air vicié:: extrait puis rejeté et l'air insufflé suivent deux parcours distincts, au moins une partie de l'air vicié extrait peut être recyclé, par prélèvement en une zone donnée du parcours précité, puis mélangé à l'air neuf, ce conditionneur étant caractérisé en ce qu'il comprend - deux évaporateurs qui sont disposés sur le parcours suivi par l'air vicié extrait puis rejeté et ce l'un en amont et l'autre en aval de la zone de ce parcours où est opérable le prélèvement de l'air à recycler - un condenseur qui est disposé sur le parcours de l'air traité insuflé, et ce, qu'il provienne de la source d'air neuf ou du parcours de recyclage, lequel condenseur est inséré dans une portion de circuit frigorifique ne comportant pas d'évaporateur propre mais qui est terminée par - un moyen de raccordement comtiutable sur l'un des deux évaporateurs précites. II. Conditionneur d'air selon la revendication 7, caractérisé en ce que sont prévues,àl'entrée de l'air extrait, une batterie froide et, à l'entrée de l'air neuf, une batterie chaude, toutes deux raccordées à un même circuit d'échange.