Brevet FR2534357A1 — publié le 19840413

Perfectionnements apportés aux installations de olimatisation, notamment pour locaux d'élevage d'animaux La présente invention concerne des perfectionnements apportes aux installations de climatisation, notamment pour un local d'élevage d'animaux, comportant - un premier circuit pour la circulation de l'air extrait du local entre une entrée s'ouvrant dans le local et une sortie débouchant à l'extérieur, des premiers moyens as pirateurs étant prévus entre lesdites entrée et sortie, - un second circuit pour la circulation de l'air neuf in- troduit dans le local entre une entrée s'ouvrant à l'ex térieur et une sortie débouchant dans le local, des se conds moyens ventilateurs étant prvus entre lesdites entrée et sortie, - et des moyens d'échanges thermiques agences pour pouvoir être parcourus, selon des trajets indépendants, par l'air extrait et par l'air neuf et pour assurer un transfert calorifique entre l'air extrait et l'air neuf. D'ans bien des cas, les installations de climatisation du genre concerné destinées à équiper des locaux d'élevage d'animaux sont, quant à leur conception et à leur construc- tion, 11 objet d'une mise en oeuvre locale, l'installateur les édifiant au coup par coup autour de l'échangeur ther mique acheté chez un fabricant spécialisé0 Il en résulte une très grande disparité, une installa- tion d'une configuration déterminée étant souvent unique ou à tout le moins reproduite seulement à un petit nombre d'exemplaires, disparité qui peut compliquer la maintenance de ces installations. En outre, le fabricant de l'échangeur thermique na aucun moyen de s'assurer que ledit échangeur est monté dans l'installation de la façon appropriée pour obtenir un ren- dement optimum. De plus, les installations ainsi conçues, outre une esthétique quelquefois malheureuse, présentent des dimensions importantes et souvent exagérées. Enfin, la disparité susmentionnée des installations est accrue par le fait que chaque installation est montée de la façon appropriée au fonctionnement requis qui peut différer sensiblement d'un type d'élevage à un autre (par exemple extraction de l1air au niveau du sol ou en hauteur) ou dun type de fonctionnement à un autre (ventilation seule ou refroidissement par exemple). L Invention a essentiellement pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant une installation de climatisation complète sous forme monobloc qui soit agencée pour pouvoir entre produite, par exemple, par le fabricant de l'échangeur de chaleur qui en est le coeur. L'invention a aussi pour objet une installation monobloc particulièrement bien conçue pour assurer un rendement maximum à tous les organes composants et en particulier à 11 échangeur de chaleur. Enfin, l'invention vise une instal- lation monobloc qui soit apte à assurer tons les types de fonctionnement envisageables en pratique sans modification de structure et avec des réglages simples susceptibles d2dtre effectués in situe À ces fins, on prévoit que l'installation de climatisation conforme à l'invention se caractérise en ce que, dans le premier circuit pour la circulation de l'air extrait, des moyens répartiteurs commutables sont prévus entre les moyens d'échanges thermiques et la sortie d'air extrait et sont aptes à occuper deux positions fonctionnelles, savoir : a) une première position obligeant l'air extrait à traver ser les moyens d'échanges thermiques avant de parvenir à la sortie, l'air neuf étant alors réchauffé, avant son introduction dans le local, au sein des moyens d'échan ges thermiques, ce grtce à quoi l'installation fonction ne alors en installation de renouvellement d'air avec chauffage par récupération de chaleur, et b) une seconde position obligeant l'air extrait à gagner directement la sortie sans traverser les moyens d'échan ges thermiques, ce grâce à quoi l'installation fonction ne alors an installation de simple renouvellement d'air. Grâce à cet agencement, on obtient une installation de climatisation qui comporte des moyens de commande d'use grande simplicité permettant de passer de façon rapide d'un fonctionnement avec réchauffage de l'air neuf à un fonc- tionnement avec seulement renouvellement d'air, sans chauffage de l'air neuf, et inversement. Dans une installation de ce genre, il est avantageux de prévoir un troisibme mode de fonctionnement procurant, dans le mode de renouvellement de l'air neuf, un refroidissement de l'air neuf introduit dans le local. À cette fin, on prévoit que l'installation comprend en outre un dispositif de pulvérisation d'eau froide pour pulvériser de l'eau froide dans l'air neuf et des moyens de commande pour que l'eau froide soit pulvérisée uniquement lorsque les moyens répartiteurs occupent leur seconde position fonctionnelle. Un mode de réalisation préféré pour constituer une installation de climatisation à double ou triple mode de fonctionnement consiste en ee que le premier circuit pour la circulation de l'air extrait comprend - une partie de circuit supérieure avec une entrée supé- rieure, située au-dessus des moyens d'échanges thermiques et en communication aveo lesdits moyens d'échanges ther miques, - une partie de circuit inférieure avec une entrée infé rieure, située au-dessous des moyens-d'échanges thermi ques et en communication avec lesdits moyens d'échanges thermiques, - et une partie de circuit de liaison reliant l'une à l'au tre les parties de circuit supérieure et inférieure et communiquant par ailleurs avec la sortie d'air extrait et en ce que les entrées supérieure et inférieure sont munies respectivement de moyens obturateurs actionnables sélectivement, les moyens répartiteurs précités occupant, en fonction de celle des entrées supérieure ou inférieure qui est ouverte, l'une ou ltautre de ses deux-positions fonctionnelles de manière que, quelle que soit l'entrée sélec- tionnée, l'air extrait puisse traverser les moyens échangeurs de chaleur avant de gagner la sortie. Il est ainsi possible de rendre l'installation de climatisation apte à une extraction de l'air vicié soit au niveau du sol (par exemple dans des élevages où la partie chaude de l'atmosphère est située au sol et constituée par le lisier - élevage de porcs ou de veaux notamment -), soit en hauteur (par exemple dans les élevages de volail les)0 Le passage d'un mode d'extraction à l'autre s'effectue de façon simple et rapide par actionnement de deux volets, et il est possible, éventuellement, de conserver la même installation de climatisation en cas de reconversion d'un type d'élevage à un autre. Enfin, une installation conforme à l'invention, notamment dans son mode de réalisation préféré plus spécifiquement envisagé, peut très avantageusement être réalisée sous forme monobloc autour d'un coeur renfermant l'échangeur thermique. Une telle installation est mieux conçue d'une façon générale que celles réalisées dusqu"8 présent t sa maintenance peut être à la fois plus simple et plus effi cace ; son encombrement se trouve considérablement diminué; son aspect esthétique est amélioré, L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré, donne uniquement à titre illustratif.Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels s - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une instal lation de climatisation conforme à l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de l'installation de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue de côté de l'installation de la figure 1. En se référant maintenant à ces trois figures, l'installation de climatisation conforme à l'invention, entourée dans son ensemble par un carter 1 muni des ouvertures appropriées, comprend une partie eentrale ou coeur constituée par un échangeur thermique 2. Cet échangeur thermique peut être de tout type approprié aux transferts thermiques entre deux fluides, et plus précisément entre deux gaz à des températures différentes. Cet échangeur n'a pas été représenté de façon détaillée sur les figures afin de ne pas en gagner la lecture. Il peut s'agir par exemple d'un échangeur à tubes verticaux par= courus par l'air extrait du local d'élevage 3 (ce local est délimité à cet endroit par un mur 4 auquel est adossée l'installation de climatisation), l'air neuf circulant transversalement (sensiblement horizontalement) autour des tubes, comme cela apparattra plus clairement plus loin. Au-dessus de l'échangeur thermique 2 se trouve une chambre supérieure 5 munie d'une ouverture 6 de communica- tion avec le local 3 ou première ouverture d'entrée de ltair extrait9 obturable par un volet mobile (non repré- senté). La chambre supérieure 5 communique, à sa base, par des ouvertures 7 avec l'échangeur thermique 2 de manière telle que l'air qui la traverse puisse éventuellement circuler aussi dans les tubes verticaux de l'échangeur. Enfin, la chambre 5 communique par un orifice de sortie 8 avec un ventilateur d'extraction 9. Au-dessous de l'échangeur thermique 2 se trouve une chambre inférieure 10 conçue sensiblement de la m8me ma- nièce que la chambre supérieure 5 9 c'est-à-dire qu'elle est munie d'une ouverture 11 de communication avec le local 3 ou seconde ouverture d'entrée de l'air extrait, obturable par un volet mobile (non représenté) 3 de même, la chambre inférieure 10 communique, à sa partie supérieure9 par des ouvertures 12 avec l'échangeur thermique 2 de manière telle que l'air qui la traverse puisse éventuellement circuler aussi dans les tubes verticaux de ltéchangeur 2. Vers l'arrière des chambres supérieure 5 et inférieure 10 (considéré dans le sens normal d'écoulement de l'air extrait), autrement dit entre l'échangeur thermique et la sortie 8, il est prévu une gaine de liaison 13 réunissant entre elles les chambres supérieure 5 et inférieure 10. La gaine de liaison 13 s'étend sensiblement verticalement et elle débouche dans la chambre supérieure 5 par une ouverte ture 14 située juste en avant de la sortie 8 et dans la chambre inférieure 10 par une ouverture 15e Un volet mobile 16 (par exemple pivotant autour d'un axe vertical 17) est prévu au sein de la chambre supérieure re.Ce volet peut occuper deux positions : - une première position (représentée à la figure 1) dans laquelle il s'étend en travers de la chambre supérieure 5 et dégage l'orifice 14 de la gaine de liaison 13 ; - une seconde position dans laquelle il obstrue l'orifice 14 de la gaine de liaison 13 et dégage la chambre supé- rieure So Tous les éléments qui viennent d'être décrits sont relatifs à l'extraction de l'air vicié hors du local 3 et il est possible-de constituer, suivant les impératifs d'utilisation, différents trajets pour l'air d'extraction, qui seront explicités plus loin. Pour ce qui concerne maintenant 11 air neuf à faire entrer dans le local 3, il a été dit plus haut qu'il tra versait l'échangeur de chaleur 2 selon une trajectoire sensiblement horizontale en contournant les tubes verticaux de l'échangeur0 L'installation comporte une entrée 18 pour l'air neuf située, dans le mode de réalisation représenté, sous le ventilateur d'extraciton 9 (côté droit de l'installation sur la figure 1). Une sortie d'air neuf 19 est prévue à l'opposé de l'installation, avec un ventilateur 20 qui projette cet air neuf à l'intérieur du local 3. Pour assurer la fonction de refroidissement de l'air neuf introduit dans le local 3, on prévoit des buses 23 de pulvérisation de liquide de refroidissement (notamment d'eau froide) qui sont réparties sur le trajet suivi par l'air neuf entre 11 entrée 18 et la sortie 19, et en particulier entre l'entrée 18 et l'échangeur thermique 2. Un réseau 24 d'alimentation des buses 23 est prévu au sein de l'installation. L'installation de climatisation agencée conformément à l'invention est extrêmement compacte et peu encombrante, comme cela peut être vu sur les figures 1 à 3. il est donc tout à fait possible de la loger à l'intérieur du local à climatiser, par conséquent à l'abri des intempéries, ce qui évite le recours à une calorifugation. Comme représentéàla figure 1, l'installation est adossée à un mur 4 du local 3, seul le ventilateur d'extraction 9 étaut situé à l'extérieur. Des ouvertures appropriées 21 et 22 sont prévues dans le mur 4, respectivement pour la gaine d'alimentation du ventilateur d'extraction 9 et pour dégager l'entre d'air neuf 18. En outre, l'installation est disposée pour reposer sur le sol ou au voisinage immédiat du sol, de manière que l'entrée inférieure 11 dtair extrait s'ouvre au voisinage du sol tandis que entrée supérieure 6 d'air extrait s'ouvre dans les parties hautes, ou au moins à mi hauteur5 du local. On va maintenant décrire les différents modes de fonctionnement possibles de l'installation de climatisation de l'invention. il faut tout d'abord approprier l'installation au type d'élevage pratique dans le bocal, S'il s'agit d'un élevage entraînant un dégagement de chaleur relativement intense au niveau du sol, par exemple en raison de la présence de lisier (élevages de porcs, de veaux, par exemple), l'air vicié doit être extrait au niveau du sol. L'entrée inférieure 11 d'air extrait est donc maintenue ouverte tandis que l'entrée supérieure 6 d'air extrait est fermée. Dans ces conditions, les trois modes de fonctionnement possibles s'effectuent de la manière qui suite a) Fonctionnement avec réoupération de chaleur Le volet 16 est disposé de manière à obturer l'orifice 14 de la gaine de liaison 13. L'air extrait, aspiré par le ventilateur d'extraction 9 entre l'entrée inférieure Il et la sortie -8, pénètre dans la chambre inférieure 10, remonte à travers l'échangeur thermique 2 où il abandonne de sa chaleur, puis traverse la chambre supérieure 5 pour gagner la sortie 8 (flèches en traits pleins). L'air neuf traverse l'échangeur thermique 2 de l'entrée 18 à la sortie 19 (flèche à double corps) en baignant les tubes verticaux traversés par l'air extrait chaud. Au contact des tubes chauffés par l'air extrait l'air neuf se réchauffe avant entre propulsé àl1intérieur du local 3. b) Fonctionnement avec seul renouvellement d'air Le volet 16 est disposé de manière à dégager l'orifice supérieur 14 de la gaine de liaison 13 et a obturer la chambre supérieure 5. L'air extrait pénètre alors dans la chambre inférieure 10, puis gagne directement la sortie 8 via la gaine de liaison 13 (flèche en traits mixtes), sans traverser 1 t échangeur thermique 2. Il ne peut donc y avoir aucun. transfert calorifique, et l'air neuf introduit dans le local 3 reste à la température extérieure. c) Fonctionnement avec refroidissement de l'air neuf Le volet 16 reste dans la même position que précédem- ment pour le fonctionnement en renouvellement d'air. Le circuit de l'air extrait reste donc le même, sans transfert de chaleur à l'air neuf0 Par l'intermédiaire de buses 23, on projette de l'eau froide (pulvérisation) dans le courant d'air neuf qui traverse l'installation. La saturation hygrométrique de l'air neuf entraxe un abaissement de sa température qui peut atteindre 5 à 6 C. Dans le cas, par contre, où il s'agit d'un élevage entraSnant une accumulation de chaleur dans les parties hautes du local (élevages de volailles par exemple), l'air vicié doit être extrait dans les parties hautes ou à mi-hauteur du local. L'entrée inférieure 11 est donc obstruée et l'entrée supérieure 6 est ouverte. Dans ces conditions, les trois modes de fonctionnement possibles sont les suivants. a) Fonctionnement avec récupération de chaleur Le volet 16 est disposé de manière à obstruer la cham bre supérieure 5 et à dégager l'orifice supérieur 14 de la gaine de liaison 13. L'air extrait, aspiré par le ventilateur d'extraction 9 entre l'entrée supérieure 6 et la sortie 8, pénètre dans la chambre supérieure 5, descend à travers l'échangeur thermique ?, où il aban donne de sa chaleur, pénètre dans la chambre inférieure 10, puis remonte par la gaine de liaison 13 pour gagner la sortie 8 (flèches en tirets). Par ailleurs, les conditions d'échange thermique et de réchauffage de l'air neuf restent les mêmes que dans le cas précédents b) Fonctionnement avec seul renouvellement d'air Le volet 16 est disposé de manière à obturer l'orifice supérieur 14 de la gaine de liaison 13. L'air extrait traverse alors la chambre supérieure 5 directement de ltentrée 6 à la sortie 8, sans traverser l'échangeur thermique (flèche mixte à doubles traits et doubles points) e) Fonctionnement avec refroidissement de l'air neuf Il s'agit du mEme fonctionnement que celui relatif au renouvellement de l'air, avec en outre une projection d'eau froide par les buses 23 pour refroidir l'air neuf introduit dans le local0 Bien entendu, il est souhaitable d'asservir les moyens de commande de projection d9eau froide à la position du volet 16 de manière à empêcher le refroidissement de l'air neuf alors que l'installation est en position de fonctionnement avec chauffage de l'air neuf ou en position de fonc- tionnement avec seul renouvellement d'air. L'installation de climatisation conforme à l'invention offre donc une grande souplesse aussi bien pour sa fabrica- tion que pour son installation et sa mise en oeuvre. Elle offre un choix intéressant de possibilités d'application (extraction d'air par le bas ou par le haut) et de fonc- tionnement (renouvellement d'air avec ou sans récupération de chaleur ou avec refroidissement)0 Le recours à une structure unique quels que soient les applications et les modes de fonctionnement autorise une fabrication en série, d'où des coûts moindres. Comme il sa de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés s elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Installation de climatisation, notamment pour un local d'élevage danimaux, comportant : - un premier circuit pour la circulation de l'air extrait du local entre une entrée s'ouvrant dans le local (3) et une sortie (8) débouchant à l'extérieur, des premiers moyens aspirateurs (9) étant prévus entre lesdites en trée et sortie, - un second circuit pour la circulation de ltair neuf in- troduit dans le local (3) entre une entrée (18) s'ouvrant à l'extérieur et une sortie (19) débouchant dans le local, des seconds moyens ventilateurs (20) étant prévus entre lesdites entrée et sortie, - et des moyes d'échanges thermiques (2) agencés pour pou voir entre parcourus, selon des trajets indépendants, par l'air extrait et par 11 air neuf et pour assurer un trans- iert calorifique entre l'air extrait et l'air neuf, caractérisée en ce que, dans le premier circuit pour la circulation de l'air extrait9 des moyens répartiteurs commutables (16) sont prévus entre les moyens d'échanges thermi- ques (2) et la sortie d'air extrait (8) et sont aptes à occuper deux positions fonctionnelles, savoir s a) une première position obligeant l'air extrait à travers ser les moyens d'échanges thermiques (2) avant de par venir à la sortie (8), l'air neuf étant alors réchauffé, avant son introduction dans le local, au sein des moyens d'échanges thermiques, ce grâce à quoi l'installation fonctionne alors en installation de renouvellement d'air avec chauffage par récupération de chaleur, et b) une seconde position obligeant l'air extrait à gagner directement la sortie (8) sans traverser les moyens d'échanges thermiques, ce grâce à quoi l'installation fonctionne alors en installation de simple renouvelle ment d'air0 2 - Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositlf de pulvérisation d'eau froide (23, 24) pour pul- vériser de l'eau froide dans l'air neuf et des moyens de commande pour que l'eau froide soit pulvérisée uniquement lorsque les moyens répartiteurs (16) occupent leur seconde position fonctionnelle, ce grecs à quoi l'installation fonctionne alors en installation de refroidissement. 5 - Installation de climatisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en-ce que le premier circuit pour la circulation de l'air extrait comprend : - une partie de circuit supérieure (5) avec une entrée supérieure (6), située au-dessus des moyens d'échanges thermiques (2) et en communication avec lesdits moyens d'échanges thermiques, - une partie de circuit inférieure (10) avec une entrée inférieure (il), située au dessous des moyens dtéchanges thermiques (2) et en communication avec lesdits moyens d' échanges thermiques, - et une partie de circuit de liaison (i3) reliant l'une à l'autre les parties de circuit supérieure (5) et infé- rieure (10) et communiquant par ailleurs avec la sortie d'air extrait (8), et en ce que les entrées supérieure (6) et inférieure (i1) sont munies respectivement de moyens obturateurs actionnas bles sélectivement, les moyens répartiteurs précités (16) occupant, en fonction dè celle des entrée supérieure ou inférieure qui est ouverte, l'une ou l'autre de ses deux positions fonctionnelles de manière que9 quelle que soit l'entrée sélectionnée, l'air extrait puisse traverser les moyens échangeurs de chaleur avant de gagner la sortie. 4 - Installation de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens répartiteurs comprennent un volet mobile (16). 5 - Installation de climatisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'entrée inférieure (11) se trouve sensiblement au niveau du sol. 6 - Installation de climatisation selon l'uee quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est constituée sous forme monobloc autour d'un coeur renfermant les moyens d'échanges thermiques (2).