Brevet FR2516212A1 — publié le 19830513

L'invention concerne un procédé pour le refroi- dissement individuel de pièces d'un bâtiment à l'aide d'une installation centrale d'aération qui amène l'air nécessaire pour le renouvellement de l'air et pour son humidification, ainsi que pour le refroidissement des pièces, aux différentes pièces à partir d'une installation de trai- tement d'air, sous la forme d'air de refroidissement ayant une température constante se trouvant très inférieure à la température ambiante, la quantité d'air d'arrivée froid d'ali- mentation dépassant la quantité d'air minimale/pour la régulation de la puissance de refroidissement étant com- mandée par un thermostat d'ambiance L'invention concerne également un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé. Le procédé décrit ci-dessus est connu par exem- ple de par le brevet suisse 555 519; l'adaptation du "froid" amené a lieu dans ce brevet par une régulation de la quantité d'air primaire traité et refroidi provenant de l'installation d'aération L'air primaire froid est de préférence directement soufflé dans la pièce au voisinage de son plafond et s'y mélange avec l'air ambiant seule- ment après sa sortie dans la pièce à cause de l'effet d'induction de son "rayonnement". La pratique a montré dans ces procédés ou instal- lations de refroidissement connus que la température cons- tante de l'air primaire ou d'arrivée soufflé ne doit être au maxinu que de 8-100 C en dessous de la température ambiante qui est d'environ 26-280 C, si on ne veut pas diminuer le confort des occupants de la pièce, car autrement la quan- tité d'air primaire, en particulier lorsque le refroidisse- ment est peu nécessaire>est si faible qu'elle "tombe" dans la pièce sans grand effet d'induction et sans mélange suf- fisant avec l'air ambiant et forme au voisinage du sol des Ilots d'air froid. En conséquence de cette exigence de confort, des quantités d'air primaire relativement importantes sont nécessaires pour disposer de la puissance de froid maxi- male requise, mais ceci exige une dépense et une place importantes pour l'installation d'aération fournissant l'air primaire. Le problème de la présente invention est de modi- fier le procédé connu de refroidissement sur la base de quantités variables d'air primaire, de telle manière qu'on réduise la dépense en installation et en énergienécessaire pour fournir la puissance de refroidissement maximale requise Le dispositif pour mettre en oeuvre le nouveau procédé doit également remplir la condition marginale con- sistant en ce que le rapport entre l'air primaire et l'air induit secondaire ou ambiant doit demeurer à peu près cons- tant pour toutes les quantités variables d'air primaire dans l'air d'arrivée soufflé dans la pièce. Selon le procédé de la présente invention, ce problème est résolu en ce que l'air primaire froid amené à la pièce par l'installation d'aération est refroidi à une température qui se trouve à au moins 100 C en dessous de la température ambiante et en ce que cet air primaire, est mélangé à l'air ambiant aspiré comme air secondaire avant qu'il ne sorte dans la pièce à refroidir en tant qu'air d'arrivée froid. Comme dans le nouveau procédé, pour une même température d'air d'arrivée, c'est-à-dire la même tempéra- ture que celle de l'air parvenant comme jusqu'ici dans la zone de séjour, l'air primaire peut être refroidi plus fortement, de préférence de 12-18 a C sous la température ambiante, on peut réduire de façon décisive les quantités d'air primaire nécessaires; de ce fait, l'installation totale d'aération peut être plus petite et plus compacte et la dépense d'énergie pour le transport de l'air pri- maire peut être réduite considérablement L'air ambiant mélangé à l'air primaire froid est alors prélevé, avantageu- sement mais non forcémentde la pièce à refroidir. On a trouvé qu'il était avantageuxpour mainte- nir les conditions de confort de la zone de séjour des occupants de la pièce, que l'air primaire froid et l'air ambiant soient mélangés l'un avec l'autre dans un rapport de 4:1 à 1:1, le rapport de mélange pouvant être rendu optimal,en particulier à une valeur de 3:2,lorsqu'on tient compte de points de vue économiques. Un dispositif pour mettre en oeuvre le nouveau procédé est caractérisé en ce que la conduite d'amenée de l'installation d'aération pour l'air primaire froid, qui contient un régulateur de débit, se termine dans une cham- bre sous pression d'un appareil d'induction, à partir de laquelle des orifices de sortie en forme de buses sont dirigés vers l'intérieur d'une chambre d'évacuation, et en ce qu 'en outre la chambre d'évacuation est entourée d'une chambre d'aspiration pour l'air secondaire qui est munie d'au moins un orifice d'aspiration pour l'air ambiant. Il est évident que même dans le nouveau disposi- tif, tout comme antérieurement, il est nécessaire de satis- faire aux exigences générales tendant à un amortissement aussi bon que possible du bruit et permettant d'éviter autant que faire se peut la condensation de l'humidité sur les parties froides du dispositif Dans ce but,-on a des solutions particulièrement économes en espace lorsque la chambre sous pression contient un amortisseur de bruit qui est constitué de tubes absorbeurs de bruit de différents diamètres s'emboîtant télescopiquement les uns dans les autres, et/ou lorsque les limites spatiales de l'appareil d'induction ou à l'intérieur de celui-ci sont telles qu'il en résulte au moins partiellement une absorption du son et/ou un isolement par rapport à la chaleur. Comme déjà indiqué, une partie du problème posé est constituée par le fait que le rapport de mélange entre air primaire et air secondaire -ou ambiant induit doit demeurer au moins à peu près constant pour toutes les quantités variables d'air primaire; ceci est garanti par le nouveau dispositif en ce que,pendant le mélange d'air ambiant à l'intérieur de l'appareil d'induction, pour toutes les quantités d'air primaire, la résistance de l'aspiration d'air ambiant est à peu près dans un rap- port fixe par rapport à la vitesse de sortie de l'air primaire hors des orifices de sortie en forme de buses. Il est donc possible,en conformant ces buses de sortie et/ou en calculant la résistance du courant d'air ambiant ou secondaire aspiré, lors de la conception de l'appareil d'induction, d'établir dans le courant d'air d'arrivée ou de mélange qui sort vers la pièce, à peu près un rapport déterminé entre air primaire et air secondaire, et de cal- culer en particulier ce rapport pour que la portion d'air primaire soit de 60 % et la portion d'air secondaire de 40 %. Un autre avantage essentiel de la présente inven- tion est constitué par la chute de pression relativement faible dans l'appareil d'induction. L'invention va maintenant être décrite et repré- sentée à propos d'un exemple de réalisation à la lumière des dessins sur lesquels: * la figure 1 montre le plan d'ensemble corres- pondant à la coupe I-I de la figure 2, d'un appareil d'in- duction appartenant au dispositif selon la présente inven- tion; la figure 2 est une coupe selon la ligne Il-II de la figure 1; et la figure 3 représente une coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Un appareil d'induction 1 (figure 1) est alimenté en air primaire traité et refroidi dans l'installation de préparation d'airnon illustrée, par l'intermédiaire d'une conduite 2 qui pénètre dans l'enveloppe 3 de l'appareil 1 et se termine dans une chambre sous pression 4; l'extré- mité libre de la conduite 2 dépasse dans la chambre sous pression 4 et contient un régulateur de débit 5 de cons- truction connue A l'aide de celui-ci /la quantité d'air primaire est commandée de façon connue en fonction de la température ambiante qui est détectée par un thermostat d'ambiance 6. Dans la chambre sous pression 4 on prévoit comme amortisseurs de bruit deux sections de tube 7 et 8 s'emboîtant télescopiquement l'une dans l'autre et appartenant à des tubes amortisseurs de bruit de différents diamètres; grâce à ceux-cil'air primaire de la chambre sous pression 4 est forcé de s'écouler en un courant alter- natif, ce qui fait que malgré les dimensions relativement petites des sections de tubes 7 et 8,on obtient un bon amortissement sonore. La chambre sous pression 4 est limitée,à angle droit par rapport au sens d'entrée de l'air primaire,par une paroi intermédiaire 9 dans laquelle sont prévus des orifices de sortie en forme de buses 10 Ceux-ci sont dis- posés de manière que les jets d'air primaire qui en sortent soient dirigés dans une chambre d'échappement 11 qui est constituée par un parallélépipède creux 12 Al'extrémité, cette chambre d'échappement 11 est fermée par l'orifice de sortie 14 muni de façon connue d'une grille et par lequel l'air d'arrivée est soufflé dans la pièce 15. Le parallélépipède creux 12 est entouré par une chambre d'aspiration 16 limitée par l'enveloppe 3 et destinée à l'air ambiant aspiré en tant qu'air secondaire par les "jets" d'air primaire et qui est aspiré dans ces "jets" par un intervalle annulaire 17 agissant à la manière d'un venturi et se trouvant entre le bord du parallélépi- pède creux 12 et la paroi intermédiaire 9. L'air ambiant peut revenir dans la chambre d'as- piration 16 à partir de la pièce 15 par un orifice 13 d'aspiration dans l'enveloppe 3 fermé également par une grille. De préférence, l'appareil d'induction est dis- posé de telle manière au voisinage du plafond de la pièce à refroidir 15 quecomme on peut le voir clairement à la figure 2,1 'air d'arrivée ou de mélange sortant de l'ori- fice de sortie 14 s'échappe parallèlement au plafond, sensiblement horizontalement vers l'intérieur de la pièce , et que l'orifice d'aspiration 13 est prévu dans le "fond" de l'enveloppe 3, et qu'ainsi l'air ambiant est aspiré depuis le bas. Pour éviter la constitution d'eau de condensation et pour obtenir en plus de l'amortisseur sonore 7, 8 un amortissement du bruit, l'enveloppe 3 et le parallélépi- pède creux 12 sont fabriqués à partir d'une matière à isolations thermique et sonore telle que par exemple de la laine de verre ou de la laine minérale. On indique ci-dessous un exemple pour démontrer l'efficacité du nouveau procédé: On suppose que la quantité de chaleur maximale à dissiper est de 700 W pour maintenir la pièce à refroi- dir à une température ambiante constante de 260 C Pour cette dissipation de chaleurun courant d'air primaire de 160 m 3/h à une température d'environ 12,50 C entre dans l'appareil d'induction 1 Dans l'appareil l on a induit en direction du débit d'air primaireen tant qu'air secon- daire,110 m 3/h d'air ambiant à l'aide du courant d'air primaire provenant de la chambre sous pression 4 par les buses 10 avec une vitesse de il m/sec L'air d'arrivée sortant par la grille 14 en direction de la pièce 15 porte -ainsi en fonctionnement maximal 270 m 3/h; il a une tempé- rature d'environ 18 'C Si on désire seulement une puis- sance de refroidissement minimale, la quantité d'air pri- maire qui s'écoule avec des températures demeurant cons- tantes est de 80 m 3/h; à partir de ce courant d'air pri- maire réduit/on aspire en tant qu'air secondaire 55 m 3/h d'air ambiant, ce qui donne un courant d'air d'arrivée de m 3/h. La portion d'air primaire dans l'air de mélange ou l'air d'arrivée est donc à peu près constamment de juste 60 %,tandis que celle de l'air ambiant est quelque peu supérieure à 40 %. REVEND I CAT IONS 1 Procédé pour le refroidissement individuel de pièces d' un bâtiment à l'aide d'une installation cen- trale d'aération qui amène l'air nécessaire pour le renou- vellement de l'airainsi que pour son humidification et pour le refroidissement de la pièce, aux différentes piè- ces à partir d'une installation de traitement d'air, en tant qu'air de refroidissement ayant une température cons- tante se trouvant sensiblement en dessous de la température ambiante, tandis que pour réguler la puissance de refroi- dissement,la quantité d'air d'arrivée froid d'alimentation, dépassant la quantité minimale d'air, est commandée par un thermostat d'ambiance, procédé caractérisé par le refroi- dissement de l'air primaire froid fourni à la pièce ( 15) par l'installation d'aération à une température se trouvant au moins à 10 'C en dessous de la température ambiante, et par le mélange de cet air primaire avec de l'air ambiant aspiré en tant qu'air secondaire avant qu'il ne sorte comme air d'arrivée froid en direction de la pièce à refroidir ( 15). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air primaire froid est refroidi à des tempéra- tures qui se trouvent à 12-18 'C en dessous de la tempéra- ture ambiante. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air primaire froid et l'air ambiant sont mélan- gés l'un à l'autre dans un rapport de 4:1 à 1:1,en parti- culier un rapport de 3:2. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air ambiant est aspiré directement hors de la pièce à refroidir ( 15). Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite d'arrivée ( 2) de l'installation d'aération, contenant un régulateur de débit ( 5), et destinée à l'air primaire froid se termine en une chambre de pression ( 4) d'un appareil d'induction ( 1) à partir de laquelle des orifices de sortie en forme de buses ( 10) sont dirigés vers une cham- bre d'échappement ( 11), et en ce qu' en outre la chambre d'échappement ( 11) estentourée par une chambre d'aspira- tion ( 16), pour l'air secondaire, qui est munie d'au moins un orifice d'aspiration ( 13) pour l'air ambiant 6 Dispositif selon la revendication 5, caracté- risé en ce que la chambre sous pression ( 4) comporte un amortisseur sonore qui est constitué par des tubes insono- risants-( 7, 8) de différents diamètres, s'emboîtant téles- copiquement les uns dans les autres. 7 Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les limites spatiales ( 3, 12) de l'appareil d'induction ( 1) ou à l'intérieur de celui-ci, sont de telle manière qu'elles absorbent au moins partiel- lement le son et/ou isolent de la chaleur. 8 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 5 à 7, caractérisé en ce que dans l'appareil d'induction ( 1)/ la forme et/ou les dimensions des chambres ( 11) ou des pièces ( 16) ainsi que des orifices de sortie, d'aspiration et/ou d'échappement ( 10, 13, 14) sont telles que le courant d'air mélangé sortant de la chambre d'échap- pement ( 11) contient à peu près 60 % d'air primaire froid et 40 % d'air secondaire aspiré.