Brevet FR2547023A1 — publié le 19841207

La présente invention se rapporte à un dispositif de ventilation pour locaux qui est agencé pour être monté dans une ouverture du local qui ouvre sur l'air extérieur. Les dispositifs de ventilation connue travaillent habituellement de façon continue et le sens de l'écoule- ment de l'air à travers le dispositif est constant, de sorte qu'en principe, on a besoin de deux dispositifs pour chaque local à ventiler L'un des dispositifs évacue l'air usé du local et l'autre introduit de l'air frais dans ce local Chacun des deux dispositifs comprend plu- sieurs phases de traitement de l'air, tels que la filtra- tion, le chauffage, l'humidification, le refroidissement, etc Il a déjà été développé des dispositifs dans les- quels une partie des opérations (par exemple, la récupé- ration de la chaleur), est combinée et o les dispositifs d'extraction et d'insufflation sont incorporés dans une même unité mais sont cependant constitués par deux dis- positifs séparés. Le renouvellement de l'air d'un local n'exige pas que le dispositif travaille de façon continue Le dispo- sitif peut également travailler par périodes, de sorte qu'il suffit d'un seul dispositif qui, alternativement, extrait de l'air du local et insuffle de l'air extérieur dans le local Un tel dispositif est décrit, par exemple, dans le brevet finlandais 56-742 Toutefois, le disposi- tif décrit présente de nombreux inconvénients Tout d'a- bord, l'air ne peut pas être filtré puisque, lorsque le sens de l'écoulement s'inverse, la poussière accumulée dans le filtre se détacherait et reviendrait dans le lo- cal En raison de l'absence de filtre, on doit adopter un grand écartement entre les plaques utilisées à l'in- térieur de l'accumulateur de chaleur, afin d'éviter l'obs- truction, ce qui conduit à des plaques épaisses et lon- gues si l'on veut assurer à cet accumulateur une capaci- té de chaleur et une conductivité thermique suffisantes. Pour améliorer la conductivité thermique, il a déjà été proposé d'utiliser des plaques ondulées ou incurvées. En raison des dimensions de l'accumulateur de chaleur, le dispositif est dans son ensemble de grandes dimensions, coûteux et difficile à mettre en place L'utilisation d'un tel dispositif est limitée aux cas o l'air exté- rieur aussi bien que l'air intérieur sont suffisamment propres pour qu'il ne soit pas nécessaire de filtrer l'air, ou encore aux cas dans lesquels on peut se dispenser de la filtration de l'air pour d'autres raisons. Par ailleurs, il n'est possible de récupérer toute l'énergie thermique que si l'air intérieur est refroidi exactement au niveau de la température de l'air extérieur et que si, de même l'air extérieur est chauffé à un ni- veau exactement égal à la température de l'air intérieur mais on n'obtient pas ce résultat en pratique. La limitation de l'utilisation des filtres et le fait que, dans le document précité, on n'ait même pas tenté de résoudre la question de savoir comment l'air peut être efficacement distribué dans le local et évacué de ce local ont eu pour résultat que les dispositifs se- lon ce document n'ont pas été adoptés. On connait également des dispositifs qui compren- nent deux accumulateurs de chaleur, l'air entrant tra- versant l'un des accumulateurs tandis que l'air sortant traverse l'autre Sur chacun des deux côtés, le côté air extérieur et le côté air intérieur, il est prévu un vo- let d'inversion au moyen duquel le sens d'écoulement de l'air est inversé à intervalles d'environ 1 minute L'ex- traction de l'air et l'insufflation de l'air sont assu- rées par deux ventilateurs séparés qui sont tous deux re- liés à un réseau de gaines de distribution d'air Il en résulte que le dispositif est relativement compliq>ué, coûteux, et sujet aux pannes et qu'il ne diffère des dis- positifs classiques à travail continu, que sous l'aspect de l'accumulateur de chaleur Par ailleurs, le problème de l'accumulateur lui- même est habituellement résolu de la façon la plus simple par l'utilisation d'un tambour rotatif, à tout moment l'air extérieur traverse une moi- tié du tambour tandis que l'air vicié traverse l'autre moitié. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif de ventilation qui évite les inconvénients cités et qui se distingue par une construction simple, des dimensions 1 o réduites, une bonne facilité de mise en place, une dis- tribution efficace de l'air entrant dans le local et un. haut rendement d'échange de température Ce but est at- teint selon l'invention avec un dispositif de ventilation caractérisé en ce qu'au moins une partie du dispositif est réalisée sous la forme d'une fenêtre d'aération que l'on peut écarter de ladite ouverture d'entrée de l'air exté- rieur de manière à ventiler directement le local en lais- sant l'air extérieur pénétrer à travers ladite ouverture. L'invention est basée sur le principe consistant en ce que le dispositif est monté directement dans une baie de fenêtre normale, à la façon d'une fenêtre d'aéra- tion, de sorte que le dispositif n'exige pas de place sé- parée dans le bâtiment ni la formation d'ouvertures sup- plémentaires dans les murs extérieurs ni dans le toit Le local peut cependant être ventilé d'une façon habituelle, directement à travers la fenêtre d'aération, lorsqu'il est souhaitable de renouveler rapidement l'air du local. En outre, dans un tel cas, l'air extérieur pénètre dans le local après filtration parce qu'un élément filtrant reste en position dans l'ouverture de la fenêtre lorsqu'un filtre est utilisé dans le dispositif. L'invention apporte la possibilité d'utiliser le dispositif en tant que dispositif combiné d'extraction et d'insufflation d'air, le dispositif ou, du moins, une partie de ce dispositif étant par ailleurs monté pivotant de manière à faciliter l'entretien du filtre de l'accu- mulateur de chaleur, du ventilateur, etc Si la gaine de distribution d'air est agencée de manière à être positionnée au-dessus de la baie de la fenêtre et que la paroi avant est réalisée sous la forme d'un panneau de parement, il est possible de dissimuler la gaine de ventilation de manière qu'elle présente l'ap- parence d'une construction que l'on trouve normalement dans un appartement Si le panneau de parement est réa- lisé sous une forme facilement amovible, l'ensemble de la gaine est facile à nettoyer, ce qui améliore considérable- ment l'hygiène du dispositif, comparativement aux disposi- tifs connus. Lorsque l'extraction de l'air du local et l'insuf- flation de l'air extérieur se produisent à travers des trous du panneau de parement, les trous peuvent être ré- partis sur une grande surface, de sorte que, même avec un faible débit d'insufflation, on obtient un très bon balayage du local, ce qui réduit considérablement lé ris- que de formation de courants d'air-et améliore l'effica- cité de la ventilation, comparativement aux dispositifs connus Par ailleurs, grâce au positionnement et à l'o- rientation -des trous, la ventilation évite que de l'air froid ne descende de la fenêtre en donnant naissance à ce qu'on appelle un courant froid de fenêtre. L'invention donne en outre la possibilité d'assurer facilement l'humidification de l'air en hiver et le re- froidissement de l'air en été, ainsi qu'on le décrit plus complètement dans la suite. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description qui va sui- vre Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'e- xemple, A la Fig 1 est une vue en coupe verticale d'une forme préférée de réalisation d'un dispositif selon l'in- vention, qui se comporte comme un dispositif extracteur la Fig 2 est une vue analogue à la Fig 1, dans le cas o le dispositif travaille en qualité de disposi- tif d'insufflation, la Fig 3 montre le dispositif dans le cas o l'élément de ventilation est tourné en position ouverte, la Fig 4 est une vue en coupe horizontale du dis- positif dans la position o l'élément de ventilation est tourné en position d'ouverture complète; la Fig 5 est une vue du dispositif prise de l'in- térieur. Selon la Fig 1, un dispositif de ventilation est monté dans une ouverture ou baie 3 ménagée dans le mur d'un bâtiment 2 pour recevoir une fenêtre de ventilation destinée à introduire de l'air extérieur dans une pièce ou autre local 1 Le dispositif de ventilation comprend un châssis 4 fixé à ladite ouverture ainsi qu'un élément filtrant 5 et un élément de ventilation 6 L'élément fil- trant est fixé au châssis de manière à couvrir toute l'ou- verture, à l'exception de son bord inférieur, et, en a- vant de l'élément filtrant, est prévue une grille exté- rieure 7 L'élément de ventilation est monté sur des char- nières 8 de manière à former une unité pivotante articu- lée sur un châssis fixe et, dans sa position fermée, cet élément couvre entièrement l'ouverture de ventilation pré- vue pour laisser pénétrer l'air extérieur. Au-dessous de l'élément filtrant, un volet d'inver- sion 10 est articulé en avant de l'ouverture d'éjection 9. L'élément de ventilation comprend un accumulateur de cha- leur 14, composé de cellules à plaque 11, 12 et 13, dis- posées l'une au-dessus de l'autre, un ventilateur 15 et une gaine de distribution d'air 16 Les plaques de la cel- lule extrême inférieure de l'accumulateur de chaleur sont coudées pour former des buses d'éjection lla dirigées vers le volet d'inversion. - La gaine de distribution d'air possède une paroi avant 17 munie de buses espacées 18. La Fig 1 montre le dispositif pendant qu'il travail- le en dispositif extracteur Le ventilateur aspire l'air A du local à travers les buses 18, l'introduit dans la gaine de distribution d'air et refoule l'air à travers les cellules de l'accumulateur de chaleur En sortant de la cellule extrême inférieure, l'air traverse les buses d'é- jection lla en se dirigeant vers le volet d'inversion Le volet d'inversion est monté en un point excentré, ou équi- libré d'une autre façon, de manière que, lorsque le dispo- sitif est mis à l'arrêt, ce volet pivote dé lui-même pour prendre la position représentée sur la Fig 2, dans la- quelle il ferme l'ouverture d'éjection 9 Les jets d'air qui sortent à grande vitesse des buses lla rencontrent le volet d'inversion placé dans une position selon la Fig 2 et le poussent pour l'écarter de leur trajet et le placer dans la position représentée sur la Fig 1 De cette fa- çon, le volet d'inversion ouvre l'ouverture d'éjection 9 et ferme une fente de passage 19 qui mène au filtre Lors- que l'air est éjecté à grande vitesse par l'ouverture d'é- jection 9, l'air extrait n'adhère pas à la surface exter- ne du mur du bâtiment, ce qui évite que la poussière ne se dépose que sur la surface externe du mur, et évite égale- ment les détériorations dues à l'humidité, etc, ainsi que ce qu'on appelle les court-circuits, c'est-à-dire les con- ditions dans lesquelles l'air extrait reflue directement dans la grille 7. La Fig 2 montre le dispositif lorsqu'il travaille en dispositif d'insufflation Le ventilateur tourne main- tenant dans le sens opposé et aspire l'air extérieur B à travers la grille et le filtre et, ensuite, à travers la fente de passage 19 pour l'introduire dans l'accumulateur de chaleur De là, le ventilateur refoule l'air extérieur dans la gaine de distribution d'air et, ensuite, dans le local, à travers les buses 18 De cette façon, il se pro- duit u ne dépression dans le dispositif, comparativement à la pression de l'air extérieur, cette dépression étant égale à la perte de charge qui résulte de la grille ex- térieure et du filtre lorsque l'air traverse ces éléments et, de cette façon, le volet d'inversion s'applique bien à joint étanche contre son cadre et ferme hermétiquement l'ouverture d'éjection 9 Ceci garantit qu'il ne peut pas pénétrer d'air non filtré dans le dispositif. L'ouverture d'éjection 9 est formée de manière que le débit de sortie d'air soit suffisamment élevé pour que la perte de charge engendrée lors de l'éjection de l'air soit à peu près aussi forte que la perte de ctharge engendrée par le filtre et la grille lorsqu'on insuffle de l'air à l'intérieur De cette façon, les débits d'ex- traction d'air ou d'insufflation d'air seront égaux si on le désire Il est également possible de modifier le dé- bit d'extraction et la perte de charge développée par ce débit, de sorte que l'on peut donner la valeur désirée au rapport des débits d'extraction et d'insufflation. Selon les Fig 3 et 4, on peut faire pivoter l'ac- cumulateur de chaleur 14 pour l'éloigner de la position qui ferme l'ouverture de pénétration de l'air extérieur pour le rabattre d'un côté de l'ouverture, de sorte qu'il est possible de ventiler le local à travers l'ouverture de la façon normale En outre, dans ce cas, l'air exté- rieur pénètre dans le local après avoir été filtré puis- que le filtre reste en place dans l'ouverture Lorsque l'accumulateur est amené à la position d'ouverture, on peut nettoyer et entretenir facilement les éléments du dispositif. Selon les Fig 1 à 5, la gaine de distribution d'air 16 est positionnée au-dessus de la fenêtre 20 et sa paroi avant 17 forme un panneau de parement Une tringle à ri- deau 21 est fixée à la paroi inférieure de la gaine Le panneau de parement est réalisé sous une forme amovible, par exemple au moyen de loquets ou autres éléments de fixation, de sorte que l'ensemble de la gaine peut être facilement nettoyé En traversant les buses 18 du panneau de parement, l'air est distribué dans le local sur une large surface et à une vitesse d'insufflation réduite. Une gaine de distribution réalisée de cette façon présente l'avantage d'accroître le rendement de récupéra- tion de la chaleur parce que-l'ensemble de la gaine et le panneau de parement, qui forment une grande surface, se comportent comme des éléments de récupération de la cha- leur. En divisant l'accumulateur de chaleuren au moins deux ou plus de deux parties 11, 12 et 13, on peut éviter la transmission de la chaleur dans les plaques de l'échan- geur de chaleur De cette façon, on peut obtenir un meil- leur taux de récupération de la chaleur, ou, si l'on cher- che à obtenir un taux donné de récupération de la chaleur, on peut donner aux plaques une plus faible longueur dans le sens de l'écoulement de l'air De cette façon, on ob- tient un dispositif de plus petites dimensions et de plus faible coût que les constructions déjà connues Si le dispositif selon l'invention est en outre muni d'un fil- tre, l'espace compris entre les plaques peut être choisi plus étroit sans aucun risque d'obstruction On peut ain- si obtenir un rendement thermique de plus de 80 % avec un échangeur de chaleur d'environ 600 mm, ce qui permet de monter le dispositif à la place d'une fenêtre d'aéra- tion La manipulation, l'entretien et le nettoyage d'ac- cumulateurs courts fait de plaques minces sont faciles. L'invention apporte-en outre un moyen simple de réa- liser l'humidification en hiver et le refroidissement en été Si un simple pulvérisateur d'humidification 22 est placé dans la gaine de distribution d'air 9 ou dans l'es- pace compris entre le ventilateur 15 et la cellule de ré- cupération de chaleur 13, l'humidification s'effectue en hiver en ouvrant un robinet intercalé dans une conduite qui est reliée au pulvérisateur d'humidification au mo- ment du début du cycle d'insufflation, le pulvérisateur commençant à pulvériser de l'eau qui-s'évapore partielle- ment dans l'air et s'écoule partiellement dans les cellu- les 13 et 12 de récupération de la chaleur Le robinet est maintenu ouvert aussi longtemps qu'il est nécessaire d'introduire dans les cellules 13 et 12 la quantité d'eau nécessaire pour porter le taux d'humidité de l'air au ni- veau désiré Même lorsque le robinet est fermé, l'eau s'évapore des surfaces humides des cellules et se dilue dans l'air, en continuant ainsi à humidifier l'air Etant donné que les intervalles entre les plaques des cellules sont petits et que la surface des plaques est grande, l'humidification est très efficace Les cellules de récu- pération de la chaleur travaillent donc en même temps en qualité de cellules d'humidification et il n'est pas nécessaire de prévoir les cellules ou chambres d'humidi- fication qui sont utilisées dans les dispositifs classi- ques. Les cellules de récupération de la chaleur 11, 12 et 13 se comportent également comme des dispositifs de ré- cupération de l'humidité Ceci est basé sur le fait que, lorsque l'air intérieur humide se refroidit en traversant les cellules pendant la phase d'extraction, la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense en eau, principale- ment sur les surfaces des cellules de récupération 1 l et 12 Pendant la phase d'insufflation, l'eau se réévapore dans l'air sec entrant. Le besoin d'humidification additionnelle dans les dispositifs de ce type est relativement petit et, pour une humidification aussi faible, la capacité d'évapora- tion des surfaces du dispositif est suffisante, d'un au- tre côté, les quantités d'eau sont suffisamment petites pour ne pas poser de problèmes de corrosion, d'obstruction et équivalents, comme ceux qui se posent dans les dispo- sitifs déjà connus Naturellement, on peut également adop- ter d'autres modes d'humidification par exemple, l'humi- dification par la vapeur d'eau. Lorsque le besoin d'humidification est faible, la variation de l'humidité de l'air qui est provoquée par l'humidification périodique réalisée selon l'invention reste suffisamment petite pour que cette variation n'en- traîne aucun inconvénient pratique La diminution de la température de l'air insufflé qui résulte de l'humidifi- cation reste également suffisamment petite pour qu'il ne soit même pas nécessaire de chauffer l'air Lorsque les variations de température et d'humidité sont faibles et que le cycle de fonctionnement du dispositif est court, on peut utiliser un réglage par tout ou rien en remplace- ment d'un réglage relatif, par exemple, on peut régler le temps au lieu de régler la température et l'humidité; il est alors possible de régler le temps pendant lequel l'humidification, le chauffage, etc s'effectuent sans qu'il ne se produise une variation considérable de l'hu- midité ou de la température du local qu'il s'agit de cli- matiser Le-réglage peut s'effectuer, soit en faisant en sorte que l'humidification, le chauffage, etc, se pro- duisent pendant une certaine partie du cycle du fonction- nement, soit en faisant en sorte que le traitement d'air désiré se produise pendant toute la durée du cycle du fonctionnement mais seulement pendant certains cycles de fonctionnement, soit encore en combinant les deux possi- bilités de réglage Comparativement au réglage continu, le dispositif est beaucoup plus simple et le prix de l'en- semble du dispositif de réglage ne représente qu'une fraction d'un dispositif classique La fiabilité dt I fonc- tionnement du dispositif est également considérablement améliorée. 1 l Le dispositif selon l'invention peut être modifié dans ses détails tout en restant dans le domaine défini par les revendications C'est ainsi que le volet d'in- version peut être équipé d'un dispositif de commande quel- conque qui le place, par pivotement, dans différentes po- sitions en fonction du fonctionnement du dispositif Le volet d'inversion peut également être monté de manière à se déplacer conjointement avec l'élément de ventila- tion pivotant En remplacement d'une construction pivo- tante, il est possible de réaliser la partie mobile du dispositif sous une forme dans laquelle il peut être é- carté de l'ouverture de pénétration de l'air extérieur d'une autre façon, par exemple, en roulant le long de rails. En remplacement de l'accumulateur ou en supplément de cet accumulateur, il est également possible de rendre mobile une autre-partie du dispositif. R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif de ventilation destiné à la ventila- tion d'un local, agencé pour être monté dans une ouver- ture ( 3) qui fait communiquer le local ( 1) avec l'air ex- térieur (A), caractérisé en ce qu'au moins une partie ( 14) du dispositif est réalisée sous la forme d'une fe- nétre de ventilation qui peut être écartée de ladite ou- verture ( 3) de communication avec l'air extérieur de ma- nière que le local ( 1) puisse être directement ventilé par communication avec l'air extérieur à travers ladite ouverture. 2 Dispositif de ventilation selon la revendica- tion 1, comprenant un élément filtrant ( 5) et un élément de ventilation ( 6) équipé d'un dispositif récupérateur de chaleur ( 14), caractérisé en ce que le dispositif ré- cupérateur de chaleur ( 14) peut pivoter par rapport à l'élément filtrant ( 5) monté en position fixe dans l'ou- verture ( 3) de communication avec l'air extérieur. 3 Dispositif de ventilation selon la revendica- tion 2, équipé d'un moyen ( 10) qui inverse le sens de l'écoulement à travers le dispositif de manière que le dispositif fonctionne alternativement en dispositif d'ex- traction d'air et un dispositif d'insufflation d'air, caractérisé en ce que le dispositif est équipé d'un volet d'inversion ( 10) monté dans l'élément filtrant ( 5), le- quel volet peut être amené par pivotement d'une position d'extraction, dans laquelle le volet canalise l'air in- térieur ou usé (A) depuis l'élément de ventilation ( 6) jusqu'à l'air extérieur en contournant l'élément filtrant ( 5) et une position d'insufflation, dans laquelle le vo- let canalise l'air extérieur (B) qui traverse l'élément filtrant ( 5), soit vers l'élément de ventilation ( 6) lors- que ladite partie mobile ( 14) du dispositif est feirmée, soit vers le local ( 1) lorsque ladite partie est ouverte pour permettre la ventilation. 4 Dispositif de ventilation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le volet d'inversion ( 10) est monté pour pivoter entre ladite position d'extraction et ladite position d'insufflation sous l'influence de l'air qui traverse l'élément de ventilation ( 6) et sous l'effet de la différence de pression existant de part et d'autre de l'élément de ventilation ( 6). Dispositif de ventilation selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de ventilation ( 6) est équipé d'un dispositif récupérateur de chaleur ( 14) du type à plaques, caractérisé en ce que les plaques ( 11) du dispositif récupérateur de chaleur ( 14) forment des buses d'éjection (lla) dirigées vers un point de volet d'inverseur ( 10) qui est excentré par rapport à l'axe de pivotement de ce volet. 6 Dispositif de ventilation selon la revendication 2, dans lequel l'élément de ventilation ( 6) est équipé d'un dispositif récupérateur de chaleur ( 14) du type à plaques, caractérisé en ce que les plaques ( 11) du dis- positif récupérateur de chaleur ( 14) sont divisées en au moins deux cellules ( 11, 12, 13) dans le sens de l'é- coulement de l'air et en ce que les cellules sont montées les unes audessus des autres pour former un couvercle pivotant qui ferme l'ouverture ( 3) de communication avec l'air extérieur, ledit couvercle se terminant à une ex- trémité dans l'élément filtrant ( 5) et, à l'autre extré- mité, dans une gaine de distribution d'air ( 16). 7 -'Dispositif de ventilation selon la revendica- tion 6, caractérisé en ce que la gaine de distribution d'air ( 16) comprend une paroi qui regarde vers la pièce et est réalisée sous la forme d'un panneau de parement ( 17) muni d'orifices de passage ( 18) qui se terminent dans le local, et une paroi inférieure munie de moyens ( 21)-de suspension de rideaux. 8 Dispositif de ventilation selon l'une des re- vendications 6 et 7, caractérisé par un élément d'humidi- fication ( 22) prévu dans la gaine de distribution d'air ( 16) au-dessus de la cellule extrême supérieure ( 13) du dispositif récupérateur de chaleur ( 14) pour pulvériser de l'eau dans l'air (B) qui pénètre dans le local ( 1) en traversant le dispositif récupérateur de chaleur.