Brevet FR2545199A1 — publié le 19841102

La présente invention a trait à un bloc d'extraction perfectionné à double flux. Etant donné le cobt actuel de 1'énergie, aussi bien pour l'utili- sation domestique que pour les exploitations industrielles ou autres, on constate une tendance génerale à réaliser une construction aussi hermétique et isolée que possible, afin de réduire au minimum toute perte de chaleur ou de refrigeration; cependant1 cette nécessité indiscutable d'isolation contraste sensiblement avec la nécessité d'assurer une ventilation, indispensable dans toute enceinte où se déroule une activité humaine, puisque par la rénovation nécessaire de l'air on perd des quantités considérables d'énergie, ce qui déséquilibre la température dans un milieu déterminé. Pour extraire l'air vicié de 'importe quel local il est courant de prévoir des conduites raccordées a' des moyens mecaniques d'extraction ou d'impulsion qui lentement et sans produire de brusques changements de température apportent à l'air ambiant la quantité adéquate d'air renouvelé. Toutefois, quellé que soit la nature de la ventilation forcée choisie (extraction ou impulsion), celle-ci provoque une fuite d'énergie locale, ce qui nécessite, si l'on veut que le local soit maintenu à la même température, un apport constant d'énergie qui entraSne donc une dépense continue qui peut atteindre des proportions importantes. La solution préconisée consiste en une unité d'extraction perfectionnée à double flux, laquelle ssintègre à un système de conduites doubles de façon à produire, en meme temps que l'impulsion d'air de renouvellement de l'atmosphère dans un local, l'extraction de celui-ci d'un volume d'air plus ou moins équivalent, ce qui a pour conséquence, en outre, d'éviter les courants qui s'introduisent par les fissures et créent une atmosphère indésirable tant par sa température que par sa composition; dans ces conditions, le volume d'air en circulation est parfaitement calculable, avec un coat minimal en organes mécaniques, ventilateurs, impulseur et extracteur, ainsi qu'une grande simplicité d'installation, puisque dans son ensemble, pour le même rendement qu'avec un système conventionnel, il faut moins de puissance installée, on a moins d'encombrement et moins d'inversion. Par ailleurs, ce bloc, en plus des organes mécaniques d'impulsion et d'extraction constitués par des ventilateurs silencieux à rotor extérieur, et ses éléments accessoires tels que filtres, etc., qui se logent dans un premier coffret parallélipipédique d'accès aisé, présente dans un second coffret complémentaire, distinct mais enfichable rapide ment et en toute sécurité sur l'avant du premier coffret par l'intermédiaire de fermoirs à enclenchement rapide, un échangeur de chaleur formé par plusieurs tubes à ailettes, remplis d'un fluide halogéné qui, exploitant l'énergie qui provient du courant d'air vicié, la transmet pratiquement en sa totalité au courant entrant, de telle sorte que l'énergie calorifique est conservée dans l'enceinte qui se maintient constamment; avec un apport minimal d'énergie complémentaire, à un niveau parfait de confort. Les tubes à ailettes qui constituent l'échangeur de chaleur sont fermés au droit de leurs extrémités et disposés de façon à reposer dans une position horizontale avec une légère inclinaison qui favorise le développement d'une circulation qui augmente l'action d'échange. A l'intérieur de ces tubes, le fluide halogéné qu'ils contiennent se trouve à une pression proche de celle du changement d'état pour une température qui est la température habituelle d'un local habité.De cette ma nier, à l'intérieur des tubes et en fonction de leur inclinaison, il se produit, comme il a été indiqué plus haut, une circulation du fluide due au changement d'état et par convexion naturelle, ce qui, sans l'intervention de moyens mécaniques auxiliaires consommateurs d'énergie, fait passer la chaleur de la partie basse à la partie haute des tubes, c'est-à-dire du courant d'air sortant au courant d'air entrant. En raison du degré d'humidité de l'air sortant, il arrive que cette humidité se condense en eau liquide pour passer à travers l'échan- geur et pour cela il est prévu au fond de ce dernier la sortie correspondante d'évacuation de ce condensat, pour compenser cette faible perte de chaleur latente, et en un point plus froid il est prévu de même, à l'entrée de l'air extérieur, une résistance de préchauffage de faible puissance laquelle, pour une dépense minimale, entretient le confort de l'installation de ventilation, contribuant ainsi à son fonctionnement correct. Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, l'échangeur de chaleur et le système de ventilation sont logés dans des coffrets parallélipipédiques indépendants que l'on réunit à l'aide de fermoirs ou fermetures rapides. Cette solution nouvelle et ingénieuse constitue une des caractéristiques essentielles de la présente invention car cette indépendance facilite sensiblement la mise en place et l'installation des éléments en des lieux difficiles d'accès où l'on doit généralement les installer, tels que faux-plafonds, etc., de telle sorte qu'alors que, dans les solutions traditionnelles, l'encombrement et le poids de l'ensemble exi gelaient le concours de plusieurs opérateurs, désormais avec la solution proposée par la présente invention, un seul ouvrier suffit pour assurer le manage. Ce sont les mimes attaches rapides qui ferment les couvercles de chacun desdits coffrets, de façon que la vérification intérieure peut se faire de mame d'une manière à la fois simple, commode et rapide. Tous les bords des coffrets-conteneurs qui doivent être accouplés à un élément semblable à l'aide de fermoirs rapides comportent un joint d'étanchéité, épais et continu, en matériau synthétique qui, en plus d'assurer l'étanchéité de l'ensemble, sert d'élément propre à absorber les vibrations, sonores ou autres. Par ailleurs, dans le but d'assurer un silence maximal de fonctionnement de cet ensemble, toutes les surfaces exposées à la circulation de l'air sont revêtues d'une couche de mousse synthétique propre à amortir tout bruit engendré pendant la marche. Cette solution comporte également, dans le but d'assurer à l'appareil une accessibilité maximale ainsi qu'une grande facilité d'entretien, plusieurs dispositions parmi lesquelles on peut citer des poignées articulées ou escamotables pour permettre une manipulation commode des coffrets, un couvercle amovible pour les ventilateurs, des filtres coulissants, donc facilement amovibles, tant à l'entrée qu'à la sortie de l'air, ainsi que des tubulures et/ou raccords de différents diamètres que l'on peut aisément monter sur les parois des coffrets grtce à un dispositif à talonnette ne nécessitant qu'une rotation angulaire de faible amplitude pour les plus grands diamètres et assurant un emboltement élastique dans l'ouverture de diamètre inférieur prévue dans la paroi du coffret, le tout facilitant sensiblement la fabrication, la réparation et le montage du système préconisé. De tout ce qui précède l'on retiendra les principales caractéristiques avantageuses de l'invention qui sont essentiellement les suivantes - flux simultanés d'extraction et d'impulsion, ce qui garantit un renouvellement correct de l'air, sans laisser pénétrer de façon indésirable de l'air extérieur au local; - échange thermique entre les courants d'air d'entrée et de sortie, avec un rendement élevé de l'exploitation d'énergie; - échangeur thermique à fonctionnement autonome par convexion natu- relle du fluide halogéné enfermé à l'intérieur des tubes de l'échangeur A ces caractéristiques essentielles il convient d'ajouter celles d'une réalisation pratique, à savoir - Une colutruction séparée facile à installer; ; - Des fermetures-rapides pour réunir les coffrets, les couvercles, etc.; - Des raccords hermétiques et silencieux; - Des poignées pliantes pour faciliter l'installation; - Des filtres-faciles à extraire pour leur nettoyage ou leur remise en place; - Des ventilateurs silencieux à rotor extérieur et vitesse réglable; - Des tuyaux de raccordement facilement ajustables dans les coffrets. Toutes ces caractéristiques, en plus de plusieurs autres avantages mineurs, confèrent à la disposition selon l'invention une originalité qui la distingue nettement de toutes les propositions de l'art antérieur. Pour mieux comprendre la nature de l'invention, il convient de se référer au dessin annexé qui montre schématiquement sa conception et son mode d'utilisation, donnés uniquement à titre d'exemple non-limitatif, des modifications pouvant être apportées aux modes de réalisation représentés sans s'écarter cependant des principes de base de l'invention.Sur le dessin: La FIGURE 1 montre en perspective un mode de réalisation après montage; La FIGURE 2 représente en perspective le même appareil dont on a séparé les deux parties et retiré le couvercle pour permettre de mieux apercevoir les composants intérieurs; Les FIGUE S 3 et 4 montrent respectivement une vue de profil et une vue en élévation-de l'ensemble des Figures précédentes; La FIGURE 5 montre la vue de profil du cbté de la sortie de l'air; La FIGURE 6 montre schématiquement en perspective le mtme ensemble avec indication par des flèches des différents courants ainsi que les accessoires y relatifs; La FIGURE 7 représente en perspective une des principales sorties avec ses moyens de montage sur un coffret;; La FIGURE 8 représente en perspective le montage des dispositifs de sortie de plus petit diamètre sur une partie quelconque du bloc; Les FIGURES 9, 10 et lil montrent la disposition du groupe d'extrac- tion, sans la solution de l'échangeur, et La FIGURE 12 montre la mtme solution mais dont les tubulures en fa çade sont contigaes et le couvercle placé dans un plan vertical. Sur les différentes Figures du dessin, on voit en 1 le coffret du ventilateur, en 2 le coffret de l'échangeur thermique, en 3 la prise diapir extérieur , en 4 la sortie extérieure, n 5 la tubulure d'ispulsione en 6 la tubulure d'extraction' en 7 les fermoirs ou ferneture rapides en 8 les couvercles, en 9 d'autres fermoirs ou fermetures rapides, en 10 les poignées, en 11 l'échangeur thermique, en 12 des tubes de l'échangeur, en 13 les ventilateurs, en 14 un filtre d'extraction, en 15 un filtre d'entrée, en 1Ç un joint hermétique, en 17 la sortie du condensat, en 18 le dispositif de préchauffage, en 19 le distributeur, en 20 des raccords secondaires, en 21 des rebords, en 22 des saillies, en 23 des nervures, en 24 d'autres nervures, en 25 des encoches, en 26 un obturateur, en 27 une commande et en 28 des poignées. L'appareil suivant la présente invention constitue un bloc d'extraction perfectionné à double flux; c'est-a-aire, cet appareil effectue si multanéexent et à travers les conduites correspondantes de ventilation, l'impulsion et l'extraction de lnair qui se trouve dans un local ou dans un ensemble de locaux, dans le but de maintenir constant le volume de renouvellement alair, de préférence avec un léger excédent à l'impulsion afin d'éviter llentrée de courants indésirés. Ce bloc comporte en outre un échangeur de chaleur qui transfère l'énergie du flux d'air sortant au flux d'air entrant , et cela avec un rendement élevé, pour maintenir ainsi à une valeur constante le degré thermique atteint, et cela sans apport appréciable et comateux énergie dans le ou les locaux. La FIGURE 1 montre un mode de réalisation nonmlimitatif de ce bloc lequel, comme rn peut le constater, se compose d'un coffret ou caisson parallélipipédique 1 pour ventilateurs, ainsi que d'un coffret ou caisson pour échangeur thermique 2, de m8me section parallélipipédique que le coffret 1; ces coffrets sont munis de, et assembles par, des fermoirs rapides 7 d'un type connu en soi, ce qui permet dU effectuer plus aisément l'installation1 le transport, ltentretien, etc. de l'ensemble. Sur le coffret des ventilateurs 1 et sur ses catés se trouvent la tubulure d'entrée 3 et la tubulure de sortie 4 pour l'air, orientées toutes deux vers l'extérieur.D'autre part, sur la face frontale du coffret de l'échangeur thermique 2 on remarque des tubulures d'impulsion 5 et d'extraction 6 qui peuvent titre constituées par un ou plusieurs raccords de meme diame- tre ou de diamètres différents. Pour permettre de séparer les deux coffrets 1 et 2, il est prévu des couvercles correspondants 8 qui, fixés aux coffrets respectifs grâce à des fermoirs rapides 9, permettent à l'installateur un accès aisé à l'intérieur des coffrets pour effectuer les opérations soit de montage, soit de réparation. De tteme, et pour faciliter ledit montage, chaque coffret 1 et 2 est muni sur chaque caté de poignées escamotables 10 qui en rendent la manipulation plus commode. Une fois les couvercles 8 retirés des coffrets 1 et 2 ,on accède aisément à l'intérieur , comme me montre la fig. 2,où l'on remarquera que le coffret de ventilation 1 présente une cloison intermédiaire qui le divise par le milieuen deux compartiments contenant chacun un ventilateur 13 à rotor extérieur et vitesse réglable,monté sur une platine horizontale suspendue qui prend appui et se fixe contre un petit châssis intérieur formé par une cornière fixée à la paroi du coffret l.Cette platine-support comporte un plan incliné qui fait communiquer les ouvertures frontales du coffret,soit avec la partie inférieure,dans le cas du ventilateur impulseur 13,soit avec la partie supérieure , dans le cas de ventilateur extracteur 13,ce qui justifie lla position haute de la tubulure d'entrée 3 et la position basse de la tubulure de sortie 4. Toujours suivant la fig. 2,toutes les parois intérieures du coffret 1 contenant les ventilateurs sont revêtues d'une couche de matériau absorbant de faible épaisseur qui empêche la propagation des ondes sonores engendrées par l'appareil .D'autre part,entre les deux coffrets 1 et 2,et entre ces derniers et les couvercles correspondants 8 , il est prévu un joint continu et épais 16 en matériau élastique lequel ,en plus d'assurer l'étanchéité nécessaire , agit également comme amortisseur de sons. En ce qui concerne le coffret de l'échangeur thermique 2;il comporte sur sa face avant les tubulures 5 pour l'impuslion et 6 pour l'extraction.A l'intérieur, est logé l'échangéurproprement dit ll,que l'on peut facilement extraire du coffret grâce à deux poignées-supérieures 28.Cet échangeur ll comporte une multitude de tubes parallèles 12 fermés à leurs extrémités et solidaires d'un grand nombre d'ailettes orientées dans le sens de circulation d' un fluide halogéné,par ex. du genre der ceux qu'on utilise habituellement dans les installations frigorifiques où il est alternativement soumis à des transformations successives par condensation et par évaporation;quand il se rapproche de son point de changement d'état,l'ensemble de l'échangeur ll,et par conséquent de ses tubes~12 ont à l'intérieur du coffret 2 une position légèrement inclinée,ce qui facilite la circulation par convexion dudit fluide à l'intérieur des tubes 12. Le fonctionnement ou la circulation detlåir dans ce bloc est assuré par les ventilateurs 13 qui,une fois l'ensemble mis en marche,fonctionnent simultanément.Cela a pour effet de produire un courant d'air qui entre par la tubulure d'admission 3 et traverse le filtre 15 ainsi que le ventilateur 13 d'impulsion de l'échangeur ll,en passant à travers l'une des moitiés de celui-ci et sort par la tubulure 5 qui alimente la conduite d'impulsion .Fn mâne tee': se produit l'exbzK- tion de l'air vicié qui provient de différents lieux et pénètre dans le bloc à travers les raccords ou tubulures d'extraction 6. Ce flat d'air d'extraction, avant dlatteindre l'échangeur 11, traverse un filtre 14 remplaçable par simple coulissement, tout comme le filtre 15, dans cet échangeur, ce fluide sortant cède son énergie calo rifique qui est transférée par le fluide halogéné au courant entrant mentionne précédemment. Après ce refroidissement le courant d'air vicié, en tramé par le ventilateur d'extraction, parvient à l'extérieur par la tubulure de sortie 4. Dans le cas de flux d'air ayant un degré élevé d'humidité il se produit dans l'échangeur 11, pendant la diminution de sa température, une condensation de cette humidité qui devient de l'eau liquide qui tombe dans le fond du coffret 2 et qui est ensuite évacuée à travers la sortie 17 prévue pour le condensat à la partie inférieure, la plus basse, de ce coffret 2, et cela simplement par gravité. Sur la Figure 6 on a représenté schématiquement les flux qui traversent ce bloc comme on l'a décrit plus haut, pour assurer un contrôle parfait de ces flux, on peut prévoir des éléments complémentaires tels que, par exemple, un coffret distributeur 19 lequel, accouplé à un raccord unique d'impulsion 5, répartit le flux entre plusieurs sorties ou raccords ou tubulures de plus petit diamètre 20, auxquels peuvent se raccorder des tuyaux distincts de faible diamètre pour assurer la ventilation de plusieurs locaux, ce même coffret distributeur 19 pouvant servir à la fonction inverse, à savoir, réunir à l'extraction des tuyauteries multiples dans un ensemble de plus grand diamètre.Il est évident que l'on peut remplacer le coffret distributeur 19 par- des dérivations incorporées à la tuyauterie proprement dite en utilisant des raccords en Y ou similaires. De même, et en tant qu'accessoire particulièrement utile dans les régions froides, on peut prévoir pour ce bloc, sur la tubulure extérieure 3, un dispositif de préchauffage 18 à résistances électriques ou tout autre système analogue qui évite l'entrée directe d'air très froid de ltex- térieur, pouvant porter préjudice au fonctionnement de l'ensemble, et qui compense les partes naturelles de chaleur qui se produisent inévitables ment malgré le rendement élevé de l'échangeur thermique 11, lors du transfert du fluide, ce qui assure un équilibre thermique parfait dans les locaux ventilés. Les ventilateurs 13 qui engendrent le flux d'impulsion et le flux d'extraction -sont reliés à un moyen de commande 27 qui assure leur fonc- tionnement simultané dès la rise an marche du bloc; cette marche est signalée par la lampe-témoin correspondante, cependant, les vitesses des deux ventilateurs sont réglables séparément par ce moyen de commande 27, ce qui permet, selon le désir de l'utilisateur, dSobtenir un meilleur degré d'extraction que d'impulsion, ou le contraire, à volonté. Dans le bloc décrit et pour réaliser son assemblage avec les con duites tubulaires de distribution, on utilisera principalement des éléments de grand diamètre tel que, par exemple, la tubulure 3 représentée en détail sur la Figure 8, mais dans les deux cas ces éléments sont constitués par des corps principalement cylindriques, réalisés en matériau synthétique et que l'on peut facilement encastrer dans les parois dudit bloc. Ainsi, le raccord 3 présente des nervures 23 et 24 qui alternent entre elles en se trouvant dans deux plans différents, parallèles et légèrement espacés dans le sens axial, de telle sorte qu'il existe dans la paroi du bloc un orifice de diamètre correspondant qui présente des encoches 25 faites à l'intérieur et circo circonie'rentiellement complémentaires de rebords 23 extérieurs, de façon à réaliser un montage du type à baRon- nette, après une rotation relative déterminée de ces deux éléments. Quant aux raccords secondaires 20 (Figure 8), ils présentent de ma me des rebords 21, des nervures 22 de hauteur croissante à proximité desdits rebords 21, qui se terminent plus pres de ceux-ci de façon qu elles puissent se verrouiller à l'intérieur du bloc sur un orifice approprié, jusqu'à ce que, par déformation élastique, une partie de la paroi se trouve entre les saillies 22 précitées et les rebords 21. Etant donné qu'il est très possible que certains des raccords secondaires 20 ne soient pas indispensables pour certaines installations déterminées, il est prévu d'utiliser un obturateur cylindrique 26 muni d'une garniture à enboStement élastique qui permet d'obturer facilement les raccords 20 qui ne sont pas utilisés. Selon une variante possible de réalisation, on peut prévoir la pas- sibilité, dans certains cas, de se passer d'un échangeur thermique 11 dans le bloc; dans cette éventualité et logiquement, le bloc sera composé d'un coffret unique pourvu des tubulures correspondantes comme le montrent les Figures 9, 10 et 11, ou selon la solution que présente la Figure 12. De même, il convient de signaler la possibilité de ne prévoir qu'un ventilateur 13 unique pour l'extraction, ou bien en ventilateur 13 mais à deux sens de rotation pour l'extraction et l'introduction, ou encore la solu- tion déjà représentée à deux ventilateurs 13 Bien entendu, diverses variantes et modificatmons pourront être envis sagées dans la mise en oeuvre pratique de la présente invention sans s'écarter cependant des principes de base de celle-ci. REVENDICATIONS 1. Bloc d'extraction perfectionné à double flux, caractérisé en ce qu'il se compose de deux parties, l'une (1) sous forme d'un premier coffret parallélipipédique contenant deux ventilateurs distincts (13) qui engendrent respectivement les fluides d'extraction et d'impulsion, l'autre (2) également sous forme d'un second coffret parallélipipédique renfermant un échangeur thermique qui transfère la chaleur de l'un à l'autre des courants d'air; ces coffrets pouvant d'une part être transportés et manipulés séparément grâce à des poignées escamotables (10), et d'autre part être accouplés par leurs faces libres grâce à des fermoirs -ra- pides (9) prévus latéralement, avec interposition-d'un joint d'atanchéi- té (16), même dans le cas d'un bloc à double circulation. 2. Bloc d'extraction perfectionné à double flux, selon la Revendication 1, caractérisé en ce que les ventilateurs (13), du type à rotor extérieur, sont placés chacun sur une platine horizontale ancrée à un chtssis intérieur formé par une cornière à l'intérieur de chaque compartiment séparé du coffret, ces ventilateurs fonctionnant simultanément mais ayant des vitesses variables par paliers au choix de l'utilisateur afin d'établir un degré d'extraction supérieur au degré d'impulsion, ou inversement, l'accès à ces ventilateurs (13) ou à l'intérieur de l'autre coffret (2) s'effectuant à travers des couvercles amovibles (8) qui se fixent à l'aide de fermoirs rapides (9), comme dans le cas du coffret (1) renfermant les ventilateurs. 3. Bloc d'extraction perfectionné à double flux, selon la Revendication 1, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (11), logé dans une position légèrement inclinée par rapport à l'horizontale dans son coffret (2), se compose de plusieurs tubes horizontaux (12) fermés à leurs extrémités, munis d'ailettes parallèles à la direction du flux et remplis d'un fluide halogéné lequel, par suite de son changement d'état et de la convexion naturelle, transfère l'énergie calorifique automatiquement de l'un à l'autre des flux d'air, récupérant ainsi en grande partie l'énergie que contient le courant d'air vicié, la partie inférieure du coffret de l'échangeur comportant un petit tube d'évacuation (17) qui permet la sortie de l'humidité condensée qui se forme sur les ailettes de l'échangeur (11) pendant l'échange thermique. 4. Bloc d'extraction perfectionné à double flux, selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le coffret (1) contenant les ventilateurs (13) présente sur ses côtés latéraux une tubulure de grand diamètre (3) pour y fixer le tuyau de l'air extérieur et une autre tubulure sur le côté opposé, également de grand-diamètre, pour la sortie de l'air vers l'extérieur, tandis que le coffret (2) de l'échan- geur thermique présente sur l'avant où convergent les deux flux d'autres tubulures pour l'extraction ou l'impulsion qui peuvent être soit une tubulure de grand diametreo soit des combinaisons de tubulures plus petites; dans ce dernier cas, il s'agit d'organes cylindriques formés d'une seule pièce (3) en matériau synthétique et se fixant par une ex trémité dans la paroi du coffret dont ils font saillie.