Brevet FR2542853A1 — publié le 19840921

Cette invention concerne les systèmes de ventilation comme ceux utilisés en combinaison avec ou à proximité d'ouvertures de fenêtres de maisons et d'autres bâtiments. Au cours d'un certain nombre d'années, le confort dans les maisons, bureaux et autres bâtiments a été considérablement augmenté par l'emploi de systèmes de chauffage central Cependant, plus récemment, l'élévation relativement rapide du coût de l'énergie a imposé la nécessité de conserver autant que possible la chaleur qui procure ce confort supplémentaire souhaitable De ce fait, de nombreux bâtiments ont été pourvus de doubles vitrages et on ne néglige aucun effort pour réduire autant que possible les déperditions de chaleur en fermant de façon étanche les fentes par lesquelles l'air chaud pourrait s'échapper facilement. Bien qu'elle soit hautement désirable du point de vue de la préservation de la chaleur, la fermeture presque hermétique de pièces et d'autres locaux et espaces a des effets annexes nuisibles et parfois déplaisants par suite d'une humidité excessive et d'un apport insuffisant d'oxygène. Différents systèmes de ventilation à circulation forcée ou à circulation naturelle ont déjà été proposés pour résoudre ce problème, mais l'avantage obtenu par rapport à la simple ouverture d'un vasistas ou d'une partie de fenêtre ouvrante n'est pas très grand De plus, les déperditions de chaleur peuvent âtre substantielles dans certains cas et des courants d'air sont produits parfois dans la pièce, avec les inconvénients qui en découlent pour certains ou pour tous les occupants de la pièce. L'invention apporte un système de ventilation destiné à être incorporé dans un cadre dormant de fenêtre ou dans une struc- ture entourant un cadre de fenêtre et qui comprend des surfaces d'échange thermique pour établir un échange de chaleur entre de l'air extrait de la pièce (du local ou d'un autre espace) munie de la fenêtre et de l'air aspiré à l'intérieur de cette pièce Ce système permet aussi de faire passer à travers l'échangeur de chaleur de l'air extrait de la pièce et de réintroduire cet air dans la pièce, les surfaces d'échange thermique servant à éliminer par condensation une partie de la vapeur d'eau contenue dans l'air extrait. L'échangeur de chaleur est de préférence du type à contre-courant et il est avantageux de l'incorporer dans au moins un élément vertical ou horizontal du cadre de la fenêtre, de manière que les flux puissent balayer une surface d'échange thermique rela- tivement grande Lorsqu'il faut des débits d'air importants et des vitesses d'écoulement d'air faibles, l'échangeur de chaleur peut être incorporé à la fois dans les éléments verticaux (montants) et les éléments horizontaux (traverses) du cadre ou de la structure adjacente L'échangeur de chaleur peut être constitué de profilés d'aluminium ou d'alliages d'aluminium filés et traités pour éviter la corrosion dans l'un ou dans les deux circuits de l'échangeur. Des moyens réglables peuvent être prévus pour exclure l'aspiration d'air frais de l'extérieur lorsqu'il fait particuliè- rement froid, tout en permettant le recyclage de l'air de la pièce à travers l'échangeur de chaleur pour éliminer par condensation l'humidité excessive: laquelle est évacuée à l'extérieur Il est également possible de prévoir des moyens sous forme de déflecteurs ou de chicanes pour empêcher que la pluie ne soit aspirée à l'inté- rieur à travers l'ouverture ou les ouvertures d'admission d'air frais. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé, sur lequel la figure 1 est une vue en perspective de l'intérieur d'une fenêtre dont le cadre dormant comporte un système de ventila- tion selon l'invention; la figure 2 est une représentation en coupe fortement schématisée servant à illustrer le fonctionnement du système de ventilation selon l'invention; la figure 3 est une coupe longitudinale schématique d'un échangeur de chaleur à multiples passages susceptible d'être incorporé dans un tel système de ventilation; et la figure 4 est une coupe transversale de l'échangeur de figure 3. La fenêtre représentée sur la figure 1 peut comporter un ou plusieurs châssis ouvrants de type classique, en bois, aluminium, alliage d'aluminium, acier ou plastique, mais son cadre fixe ou dormant 12, ou un cadre annexe 12 qui l'entoure, comporte dans chacun de ses montants un système d'échange thermique 14 avec des ouvertures d'extraction 16 près de l'extrémité supérieure et des ouvertures d'admission d'air frais 18 près de l'extrémité inférieure. Des grilles ou des lamelles empêchent ou atténuent la pénétration de la pluie par les ouvertures 18. La figure '2 montre très schématiquement le principe du système d'échange thermique 14 de même que, en plus des parties représentées sur la figure 1, une entrée d'air frais 20 et une sortie d'air vicié 22 du côté extérieur de la fenêtre Une sortie supplémentaire 24 est prévue pour l'eau de condensation provenant du passage chaud (de la surface d'échange thermique chaude) 26 de l'échangeur Le passage froid (la surface d'échange thermique froide) est désigné par 28 et peut également être combiné avec des moyens de drainage au cas o de la pluie pourrait pénétrer par les entrées 20. On comprendra qu'une construction correspondant à la représentation schématique de figure 2 sera probablement peu efficace. La meilleure façon d'obtenir un échange de chaleur acceptable entre l'air vicié sortant de la pièce et l'air frais entrant dans la pièce consiste à utiliser une construction comme celle représentée sur les figures 3 et 4 Le principe utilisé dans cette construction est le même que dans la figure 2 mais le circuit chaud et le circuit froid sont constitués de plusieurs passages et les différents passages chauds et froids alternent chaque fois, ce qui permet d'obtenir un échange thermique dont le rendement peut atteindre 707 du rendement théoriquement possible. Comme cela ressort en particulier de la figure 4, l'échangeur de chaleur peut être constitué d'un profilé ou d'une t 8 le métallique formant des ondes rectangulaires en section droite. Des déflecteurs d'entrée et de sortie (non représentés) dirigent l'air vicié sortant et l'air frais entrant de manière qu'ils parcou- rent des passages alternants Le circuit chaud et le circuit froid ont donc tous deux une forme sinueuse de grande longueur Avant que l'air froid ne pénètre effectivement dans la pièce par l'ouverture * '; ' '; ,: : " *; -. d'admission 18, il sera par conséquent passé sur une surface d'échange thermique définie par trois passages par exemple sur toute la hauteur du cadre de la fenêtre, o il aura été réchauffé par 60 à 70 %, par exemple, de la chaleur récupérée de l'air vicié sortant de la pièce au moyen du système de ventilation à récupéra- tion de chaleur tel que décrit ici. Un ventilateur pourra être installé dans le circuit chaud et dans le circuit froid de l'échangeur de chaleur, avanta- geusement aux endroits o se trouvent les déflecteurs d'entrée et de sortie, ou près de ceux-ci, et un volet peut être prévu pour fermer chacune des ouvertures d'admission d'air 18 de l'arrivée d'air frais de l'extérieur et pour permettre le recyclage par le circuit chaud de l'air vicié et humide de la pièce, ce qui produira l'élimination par condensation de son excès d'humidité. Bien que l'échangeur de chaleur ait été représenté ici comme étant incorporé-dans les montants du cadre dormant, il est également possible de l'incorporer dans une ou dans les deux traverses de ce cadre, d'autant plus que ceci donnera normalement des passages d'échange thermique plus longs, ce qui améliore le rendement Le cadre préféré est lui-même fait d'une matière plastique mousse comme cela ressort de la figure 4 qui possède un coeffi- cient d'isolation thermique élevé, Dans ce cas notamment, l'échangeur de chaleur incorporé servira en même temps d'élément de construction puisque le profilé métallique formant l'échangeur possède une forte résistance à la flexion, donc aussi à la compression s'il est incorporé dans un montant Comme le cadre en plastique lui-même possède déjà une résistance mécanique appréciable, l'échangeur thermique disposé à l'intérieur, grâce au fait qu'il constitue en même temps un élément de renfort, ne nécessitera pas l'emploi de montants et de traverses de plus grande section que celle utilisée habituellement - La description qui vient d'être faite en référence au dessin annexé concerne un système de ventilation incorporé dans le cadre fixe ou dormant d'une fenêtre Lorsqu'il ne s'agit pas de la pose ou du remplacement de toute la fenêtre, l'échangeur ou chaque échangeur de chaleur du système de ventilation selon l'invention peut aussi être réalisé sous forme d'une unité séparée destinée à être incorporée dans une structure remplaçant une ou deux rangées de briques immédiatement audessus ou au-dessous d'une traverse du cadre dormant. Des calculs montrent qu'une surface d'échange thermique de 4 M 2 permet de récupérer jusqu'à 70 % de la chaleur de l'air sortant, ce qui permettrait un à deux renouvellements d'air par heure dans une pièce d'habitation de taille moyenne. Il est évident que l'échangeur de chaleur représenté sur le dessin schématique annexé peut être modifié davantage pour améliorer le coefficient d'échange thermique; il a été possible notamment d'obtenir un bon coefficient d'échange thermique avec une construction utilisant 25 lamelles fixées aux bords par des entretoises en plastique. -6 R E V E N D I C A T I 0 N S 1 Système de ventilation incorporé dans un cadre dormant de fenêtre ou dans une structure entourant un cadre de fenêtre, caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces d'échange thermique ( 26, 28) pour l'établissement d'un échange de chaleur entre de l'air extrait de la pièce (du local ou d'un autre espace) munie de la fenêtre et de l'air aspiré de l'extérieur dans cette pièce. 2 Système de ventilation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour permettre, si désiré, d'extraire de l'air de la pièce, de faire passer cet air dans l'échangeur de chaleur ( 26, 28) et de renvoyer cet air dans la pièce, les surfaces d'échange thermique servant à éliminer par condensation une partie de la vapeur d'eau contenue dans l'air extrait. 3 Système de ventilation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un ou plusieurs ventilateurs pour assister la circulation d'air sur les surfaces d'échange thermique ( 26, 28). 4 Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échange de chaleur s'effectue selon le principe de la circulation à contre-courant. Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces d'échange thermique s'étendent sur toute la hauteur du cadre de fenêtre ou d'une autre structure. 6 Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les surfaces d'échange thermique s'étendent à la fois sur une partie au moins de la hauteur et sur une partie au moins de la largeur du cadre ou d'une autre structure. 7 Système de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les surfaces d'échange thermique sont prévues sur des profilés d'aluminium ou d'alliages d'aluminium filés et traités pour les protéger contre la corrosion.