Brevet FR2419471A1 — publié le 19791005

L'invention a pour objet une installation permettant de climatiser l'intérieur des immeubles construits dans les régions à climat présentant une différence importante de températures entre le jour et la nuit. Cette condition se rencontre sec surtout dans les zones à climat chaud et/où la température diurne peut atteindre 460C, avec une humidité relative de 15%, et la température nocturne 260C avec une humidité relative de 45%. Bien entendu, l'installation de l'invention peut être employée aussi dans des zones tempérées où l'on peut observer, dans certains endroits, notamment en été, des écarts importants de température et d'humidité entre le jour et la nuit, les conditions diurnes étant éloignées des valeurs reconnues comme favorables à une sensation de confort. Le but principal de l'invention est d'apporter une installation capable de climatiser l'intérieur d'un immeuble, c'est-à-dire d'y faire régner des conditions de température et d'humidité relativement stables, respectant les normes établies pour le confort, en faisant appel à une énergie extérieure aussi faible que possible. L'invention est utilisable dans les immeubles qui sont du type connu en soi dit à deux façades ventilées, c'est-à-dire qui ont, sur un au moins de leurs cotés, deux parois parallèles espacées pour limiter entre elles un volume fermé, utilisable par les occupants de l'immeuble; ce volume est mis à sa partie inférieure en communication avec l'ensemble des pièces ou au moins avec plusieurs des pièces de l'immeuble couramment utilisées. Selon l'invention, le volume fermé est mis aussi en communication, à sa partie supérieure, avec l'extérieur; une gaine verticale est mise en communication avec les pièces ou l'ensemble des pièces qui sont elles-mêmes en communication avec le volume fermé inclus entre les deux parois et cette gaine est ouverte sur l'extérieur au moyen d'une galerie ayant deux bouches d'ouverture sur l'extérieur. Une première bouche est garnie de clapets laissant entrer l'air extérieur sous l'effet d'une dépression créée dans la galerie; la seconde bouche est située à l'extrémité d'un tronçon de galerie contenant une capacité de stockage thermique, un ventilateur à marche réversible, un dispositif d'humidification d'air, ces trois appareils étant interposés entre l'entrée de la gaine verticale et la seconde bouche. De préférence, la gaine verticale est mise en communication avec les pièces ou l'ensemble des pièces par l'intermédiarre d'une ouverture munie d'un moyen permettant de régler le débit de l'air allant des pièces vers la gaine quand celle-ci est mise en dépression. Pour mieux faire comprendre l'invention et en faire apprécier les avantages, on donnera maintenant une description d'un exemple de réalisation d'une installation de climatisation dans un immeuble d'habitation. On se reportera à la figure unique annexée qui est une vue partielle en coupe verticale d'une partie d'un appartement dans un immeuble équipé d'une installation de climatisation selon l'invention. Un immeuble d'habitation, qui pourrait etre aussi un immeuble de bureaux, a été édifié dans une région soumise à un climat chaud et sec où s'observe une température diurne élevée, bien supérieure à la valeur maximale considérée comme la limite du confort. Un climat de ce genre peut être défini, par exemple, par les valeurs suivantes, maximales et minimales le jour la nuit température 460C 260C humidité relative 15 % 45 % poids d'eau 9,5 g/kg 9,5 g/kg enthalpie 16,9 kcal/kg 12 kcal/kg. Sur la figure, on a représenté seulement le sommet d'unimmeuble qui est terminé par une terrasse 1 où il est avantageux de placer plusieurs appareils qui font partie de l'installation de climatisation. Bien entendu, cette disposition n'est pas obligatoire; il serait possible, dans d'autres circonstances, de loger ces appareils, que l'on décrira plus loin, à un autre endroit de l'immeuble, par exemple dans un sous-sol Plusieurs planchers 2 limitent entre eux des pièces 3, 4 qui font partie d'un ou de plusieurs appartements. On supposera ici que la pièce 3 est une pièce dite humide telle qu'une cuisine ou une salle de bain. Ces pièces sont généralement réunies à un circuit particulier d'extraction d'air et de ventilation qui n'est pas concerné par l'invention.Au contraire, les pièces 4 qui peuvent être des salles de séjour, des salles à manger, des chambres, etc... où les habitants séjournent longuement le jour ou la nuit sont réunies à une installation de climatisation d'air qui en règle la température et l'humidité. Par commodité, dans ce qui suit les pièces 4 seront appelées des pièces de séjour indépendamment de leur destination réelle. L'immeuble considéré est du type à deux façades verticales ventilées. Sur l'un au moins de ses côtés, une pièce de séjour 4 est séparée de l'extérieur par deux parois parallèles 5, 6, espacées pour limiter entre elles (avec les planchers inférieur et supérieur) un volume fermé 7. Bien que dit fermé, le volume 7 est un espace laissé à la disposition des occupants qui peuvent y accéder, grace à une porte prévue dans la paroi 5; par exemple, le volume 7 est une loge ou une véranda.La plupart du temps, le volume 7 est réellement fermé; cependant il est mis i sa partie supérieure en communication avec l'extérieur grâce à une ouverture supérieure 8 prévue dans la paroi extérieure 6. I1 est mis aussi, a sa partie inférieure, en communication avec la pièce de séjour 4 voisine grâce à une ouverture inférieure 9 prévue dans la paroi intérieure 5. Dans l'immeuble considéré, de préférence dans sa partie centrale, est ménagée une gaine verticale 10 qui s'étend jusqu'a la terrasse 1. Aux différents étages, les pièces de séjour 4 sont mises en communication avec la gaine verticale 10, trace a une ouverture 11. I1 est préférable que chaque ouverture ll soit prévue a l'opposé de l'ouverture 9 afin qu'on obtienne le meilleur balayage possible du volume de la pièce par l'air circulant entre les ouvertures 9 et 11. La pièce 4 représentée pourrait être divisée en deux pièces au moyen d'une cloison 12 dessinée en trait mixte. Dans ce cas, une ouverture inférieure 13 serait à prévoir dans cette cloison. La même gaine verticale 10 peut être mise en communication, à chaque étage, avec plusieurs pièces de séjour 4. Après le dernier étage, elle débouche sur la terrasse 1 et elle est mise en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'une galerie 14 qui a elle-même une première bouche 15 et une seconde bouche 16 d'ouverture sur l'extérieur. La première bouche 15 est garnie de clapets 17 laissant entrer l'air quand une dépression est créée dans la galerie 14 > et s'opposant à la sortie de l'air en sens inverse. La seconde bouche 16 est située à l'extrémité d'un tronçon de galerie 18 qui contient, à partir de cette bouche 16, une capacité 19 de stockage thermique, un ventilateur 20 de circulation d'air dans l'un et l'autre sens à l'intérieur de la galerie 14, un dispositif 21 d'humidification de l'air.Ce dernier est du type connu, à buses de pulvérisation d'eau, qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail. Les trois appareils, c'est-à-dire la capacité 19, le ventilateur 20 et le dispositif 21, sont places entre la seconde bouche 16 et l'entrée supérieure 22 de la gaine 10 qui est reliée à la galerie 14. I1 est avantageux, mais non obligatoire, que la galerie 14 soit rectiligne et que les deux bouches 15 et 16 se trouvent à ses deux extrémités opposées, de part et d'autre de l'entrée supérieure 22 de la gaine 10, comme on peut le voir sur la figure. La capacité 19 destinée au stockage de frigories peut être de tout type quelconque approprié. On connaît aéja dans le commerce des mélanges convenables de sels et d'eau qui, en exploitant la chaleur latente de cristallisation des sels, permettent d'emmagasiner des quantités relativement grandes de calories ou de frigories selon le point de vue auquel on se place et selon que l'on désire obtenir un réchauffement ou un refroidissement.Certains mélanges connus sont à base de Cl2Ca. Ils ont l'avantage de conserver une température constante pendant leur changement d'état, par exemple 20eC ou350C. Pour la climatisation de l'air d'un immeuble, une température de 200C est acceptable dans les régions tempérées où règne pendant une certaine période une température plus élevée avec une humidité relative assez grande. Dans les régions à climat chaud et sec comme celui que l'on a défini plus haut, il est avantageux d'utiliser dans la capacité de stockage un mélange comme celui qui est décrit dans le brevet français nO 77 36216 et dont la composition lui confère une température constante de 260C. Une installation de climatisation conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. Pendant le jour, le ventilateur 20 aspire de l'air extérieur par la seconde bouche 16, comme indiqué par une flèche F en trait plein. Cet air peut avoir une température de 360 à 460C selon le moment de la journée. I1 est refroidi par son passage à travers la capacité de stockage 19 d'où il sort -à une température de 270C environ. I1 traverse ensuite le dispositif d'humidification 21, après quoi il a une température de 220C environ et une humidité relative de 708 environ. Le ventilateur 20 crèe dans la galerie 14 une pression qui suffit à fermer les clapets 17 de la première bouche 15 de sorte que l'air est envoyé par l'interme- diaire de la gaine verticale 10 dans toutes les pièces de séjour 4, en empruntant les ouvertures 11.Le ventilateur 20 a une puissance suffisante pour que l'air balaie les pièces de séjour 4, passe par les ouvertures inférieures 9, balaie les volumes fermés 7 et s'échappe à l'extérieur par les ouvertures supérieures 8. Bien entendu, la capacité de stockage 19 doit être déterminée pour assurer le refroidissement de l'air pendant là durée voulue, 12 heures par exemple. Pendant la nuit, le ventilateur 20 fonctionne en sens inverse, à une vitesse plus élevée, de façon à créer dans la galerie 18 un débit en sens inverse 2,5 fois plus grand, environ, que pendant le jour. La plus grande fraction de ce débit est fournie par la première bouche 15 puisque les clapets 17 sont libres de s'ouvrir dans ce sens. Toutefois, une partie de l'air peut être aspirée dans la gaine verticale 10, en provenance de l'extérieur par les ouvertures 8, à travers les volumes fermés 7 et les pièces de séjour 4. Les ouvertures 11 peuvent être équipées d'un moyen d'obturation permettant de régler à volonté le débit d'air qui ventile les pièces 4 pendant la nuit. Cette circulation de l'air pendant la nuit est figurée par des flèches en trait mixte sur le dessin. L'air aspiré par le ventilateur 20 passe à travers le dispositif d'humidification 21 qui peut abaisser sa température jusqu'à 200C. En traversant ensuite la capacité de stockage thermique 19, l'air refroidit cette dernière et la régénère, au point de vue thermique Des calculs ont montré qu'une installation conforme à l'invention nécessite, pour fonctionner en état d'équilibre thermique, un taux de renouvellement de l'air de l'ordre de 4 volumes à l'heure. I1 en résulte que la capacité de stockage 19 doit avoir un volume important.Par exemple, avec une capacité de stockage contenant un mélange pouvant emmagasiner une énergie de 50 kWh/m3 et en supposant 4 renouvellements de l'air par heure, il faut prévoir un volume de stockage de 1 m3 environ pour un logement de 4 pièces climatisées où la température pourra être abaissée à 270C environ pour une valeur de 460C à l'extérieur. Pendant la période d'hiver, la phase d'aspiration par la première bouche 15 et de régénération thermique n'est plus nécessaire. L'air est aspiré constamment par la seconde bouche 16. La capacité de stockage 19 contribue à assurer une bonne régulation de la température de l'air de sorte que l'on peut, si nécessaire, chauffer l'air aspiré de l'extérieur à l'aide de moyens simples et relativement peu puissants (non représentés) placés en avant de la seconde bouche d'air 16. Dans un immeuble équipé d'une installation conforme à l'invention, il est préférable de prévoir des volumes fermés 7 sur deux façades opposées et de prévoir sur les deux autres faces opposées des parois opaques et isolées. Ainsi qu'on l'a dit, ces volumes fermés 7 sont accessibles aux utilisateurs des pièces voisines. I1 est utile de préciser aussi que ces mêmes volumes ont des fenêtres ouvrantes sur l'extérieur qui sont laissées à la disposition des utilisateurs afin qu'ils puissent les ouvrir totalement s'ils le désirent, la nuit par exemple quand les conditions de température et d'humidité sont favorables. REVENDICATIONS 1. Installation de climatisation d'air pour les régions à climat chaud et sec, dans les immeubles ayant sur une face au moins deux parois parallèles espacées limitant entre elles un volume fermé, caractérisée en ce qu'elle comprend une gaine verticale (10), des pièces de séjour (4) mises chacune en communication grâce à une ouverture supérieure (11) avec cette gaine (10), ces pièces (4) étant mises en communication avec le volume fermé (7) par une ouverture inférieure (9) ménagée dans une des parois parallèles et le volume fermé (7) étant lui-même mis en corunication avec l'extérieur par une ouverture (8) ménagée dans l'autre des parois parallèles, la gaine verticale (10) étant ouverte sur l'extérieur par l'intermédiaire d'une galerie (14) ayant une première bouche d'entrée (15) munie de clapets (17) s'ouvrant de l'exterieur vers l'intérieur, et une seconde bouche d'entrée (16) située à l'extrémité d'un tronçon de galerie (18) contenant à partir de la seconde bouche (16) une capacité de stockage thermique (19), un ventilateur (20) à marche réversible, un dispositif d'humidification (21). 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que les ouvertures supérieures (11) de communication entre la gaine verticale (10) et les pièces (4) sont équipées d'un moyen d'obturation permettant le réglage du débit d'air qui les traverse. 3. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la capacité de stockage thermique (19) contient un mélange de sels et d'eau exploitant la chaleur latente de cristallisation des sels et ayant une température de cristallisation inférieure ou égale à 260C. 4. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que la capacité de stockage thermique (19) contient un mélange de sels et d'eau exploitant la chaleur latente de cristallisation des sels et ayant une température de cristallisation ayant une valeur de 260 à 359C. 5. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que des moyens de chauffage de l'air sont placés à la seconde bouche d'entrée (16) de la galerie (18).