Brevet FR2540979A1 — publié le 19840817

Procédé de régulation d'un circuit de ventilation dans un bâtiment à usage domestique, commercial ou industriel, ainsi que dispositif pour la mise en oeuvre de ce pro cédé ". La présente invention se rapporte à un procédé de régulation d'un circuit de ventilation mécanique ou statique dans un batiment à usage domestique, commercial ou industriel, ainsi qu'à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ces dernières années, on a de plus en plus équipé divers types de bâtiments de circuits de ventilation permanente, dans lesquels la circulation d'air peut être commandée soit simplement par une source de dépression, soit par l'adjonction d'un ventilateur dont la rotation est commandée par un moteur annexe. La présence de ces circuits de ventilation permanente, est même devenue obligatoire dans les logements et dans divers bâtiments à usage tertiaire. La nécessité de ces circuits de ventilation n'est pas liée aux besoins respiratoires des occupants des logements, qui sont assurés très largement par les fuites toujours inévitables, malgré l'amélioration de l'étanchéité consécutive à la nécessité d'économiser l'énergie, mais aux problèmes de condensation sur les parois froides de l'humidité émise dans les locaux par les occupants, la cuisine, les appareils sanitaires, etc. En conséquence, le rôle principal des circuits de ventilation permanente est de permettre une élimination de l'humidité. Or, selon l'invention, on a constaté que l'humidité ambiante qui dépend d'un certain nombre de facteurs tels que notamment la saison ou le fonctionnement des appareils sanitaires, pouvait varier dans des limites importantes. En conséquence, les circuits proposés jusqu'à présent, qui assurent toujours une ventilation permanente, doivent toujours être surdimensionnés pour être suffisante dans tous les cas, ce qui implique un gaspillage d'énergie, important, lié à la ventilation elle-même, mais avant tout à la nécessité de chauffer l'air neuf apporté par le circuit de ventilation. Or, compte tenu de l'isolation croissante des parois, le chauffage de cet air neuf représente souvent plus de la moitié des besoins de chauffage dans un local ventilé mécaniquement ou statiquement. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé permettant d'éliminer le gaspillage d'énergie dû au surdimensionnement quasi-permanent des circuits de ventilation des bâtiments. A cet effet, le procédé qui fait l'objet de l'invention est caractérisé en ce que l'on mesure le degré d'humidité de l'air du bâtiment à ventiler et l'on fait varier le débit du circuit de ventilation en fonction de la valeur mesurée de manière à diminuer ce débit lorsque l'hydrométrie diminue. On peut facilement se rendre compte de l'intérêt considérable de ce procédé si l'on considère qu'une salle de bains, hors fonctionnement, n'aurait pas besoin de ventilation puisque celle-ci correspondrait à une émission d'eau nulle. Dans le même ordre d'idée, pour prouver le surdimensionnement obligatoire des installations de ventilation permanente de l'art antérieur pendant la plus grande partie de l'année, il suffit de se souvenir du fait que l'air, en hiver (00 - 80 % d'humidité) contient 3 grammes d'eau par kg, alors qu'en été (220 - 72 % d'humidité) il contient 12 grammes d'eau par kg. Une fois porté dans les deux cas à 220, on se rend compte par le calcul, que la même quantité d'air peut absorber en hiver 14 grammes d'eau par kilogramme et en état 5 grammes d'eau par kilogramme. Ce simple calcul permet de prouver qu'il faut, pour éliminer la même émission d'eau, apporter trois fois moins d'air frais en hiver qu'en été. En conséquence, les circuits de ventilation permanente de l'art antérieur, qui apportent le même débit d'air frais quelles que soient les conditions hygrométriques, impliquent un gaspillage endorme en hiver, d'autant plus facile à mettre en lumière si l'on considère comme déjà indiqué par le chauffage de l'air frais apporté par le circuit de ventilation, représente souvent la moitié (30 à O % généralement) des besoins totaux en chauffage. Un autre inconvénient évident des installations de ventilation à débit constant, réside dans le fait qu'elles entraient une ~hygrométrie relative de l'air ambiant plus faible en hiver qu'en été, ce qui n'est pas souhaitable. Les quelques. constatations ci-dessus permettent de se rendre compte de l'intérêt économique considérable du procédé qui fait l'objet de l'inventionS qui peut être mis en oeuvre à partir d'un dispositif très simple n'impliquant pas de dépenses considérables. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte un.capteur hygrométrique sensible au degré d'humidité de 1 air à ventiler et susceptible de transmettre une information fonction de ce degré d'humidité à des organes de commande qui agissent en retour sur le débit du circuit de ventilation. Un tel dispositif peut comporter des variantes lui permettant d'être incorporé aussi bien à un circuit de ventilation statique dans lequel la circulation d'air est simplement commandée par une source de dépression, qu'à un circuit dynamique à circulation forcée renfermant un ventilateur dont la rotation est commandée par un moteur. Dans ce dernier cas, pour faire varier le débit du circuit de ventilation, il suffit de modifier la vitesse de rotation du ventilateur. Dans ces conditions, et selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de commande qui agissent sur le débit du circuit de ventilation sont alors simplement constitués par le moteur de commande du ventilateur qui est à vitesse variable. Pour faire varier cette altesse, selon une autre caractéristique de l'invention, on associe au circuit de ventilation un hygrostat, lui-même associé à un rhéostat ou un variateur électronique coopérant avec le moteur de commande de la vitesse de rotation du ventilateur pour faire varier cette vitesse en fonction du taux d'humidité détecté par l'hygrostat. Pour ce, on peut notamment utiliser un hygrostat a seuil maximum et minimum, coopérant avec un variateur électronique pas à pas qui avance d'un pas chaque fois que l'hygrométrie maximum est atteinte et régresse d'un pas chaque fois que le seuil minimum est franchi. Une autre possibilité entrant dans le cadre de l'invention pour faire varier le débit du circuit de ventilation est d'incorporer à ce circuit, un organe mécanique,-notamment un volet susceptible d'obturer tota lement ou partiellement ce circuit. L'avantage d'un tel volet est de pouvoir être prévu aussi bien dans le cas d'une ventilation mécanique que d'une ventilation statique. Pour permettre à ce volet d'obturer plus ou moins le circuit de ventilation en fonction de l'hygrométrie, on utilise, en tant que capteur hygrométrique, un corps susceptible de changer de forme ou de volume en fonction de l'hygrométrie que l'on associe à un organe de manoeuvre du volet, notamment un levier. Selon une autre caractéristique de l'invention, ce corps susceptible de changer de forme ou de volume en fonction de l'hygrométrie est une éprouvette de bois pris hors du droit fil et qui se tord en fonction de l'humidi- té. Cette éprouvette est en fait similaire aux éprouvettes classiquement utilisées pour le contrôle du séchage du bois. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux différentes variantes de dispositifs qui -ont été décrites ci-dessus, mais, s'étend à tout dispositif mécanique, électronique ou autre permettant de régler le débit d'une ventilation mécanique ou statique en fonction de l'hygro- métrie relative de l'air que cette ventilation va extraire afin d'assurer une hygrométrie relative maximale en permanence et de réduire au minimum le débit d'air effectivement nécessaire suivant la saison et l'utilisa- tion effective des locaux ventilés. Le procédé ainsi que le dispositif qui font l'objet de l'invention seront décrits plus en détails en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est un schéma général d'un dispositif conforme à l'invention - la figure 2 représente un exemple d capteur hygrométrique, - la figure 3 représente un mode de mise en oeuvre de ce capteur, ainsi que par l'exemple annexé. Selon la figure 1, le dispositif qui fait l'objet de l'invention a pour objet de faire varier le débit d'un circuit de ventilation 1 d'un bâtiment à usage domestique, commercial ou industriel en fonction de la valeur du taux d'humidité dans ce bâtiment. Ce dispositif comporte un capteur hygrométrique 2 sensible à l'humidité et susceptible de transmettre selon la flèche A une information fonction de ce degré d'humidité à des organes de commande 3 qui agissent en retour selon la flèche B sur le circuit de ventilation 1 pour faire varier son débit. Dans le cas où le circuit de ventilation 1 est un circuit mécanique comportant un ventilateur commandé par un moteur de commande non représenté, le capteur hygrométrique 2 est constitué par un hygrostat associé à un rhéostat ou un variateur électronique 4 (représenté en pointillés) coopérant avec l'organe de commande 3 qui est constitue par le moteur de commande du ventilateur (non représenté) à vitesse variable, pour faire varier le débit en fonction du taux d'humidité détecté par l'hy- gyrostat L'hygrostat 2 peut, par exemple être constitué par un hygrostat à seuil maximum et minimum coopérant avec un variateur électronique pas à pas qui avance d'un pas chaque fois que l'hygrométrie maximum est atteinte et régresse d'un pas lorsque le seuil minimum est franchi. Selon les figures 2 et 3, dans tous les cas, on peut utiliser en tant qu'organe de commande 3, un volet non représenté, susceptible d'obturer totalement ou partiellement le circuit 1. Dans ce cas, et selon la figure 2, le capteur hygrométrique 2 est constitué par une éprouvette de bois 20 pris hors du droit fil, et qui se tord en fonction de l'humidité comme représe-nté sur la figure 3. Cette éprouvette 20 est montée sur un support 5 notamment triangulaire et, coopère avec un levier 6 mobile en rotation selon la flèche & autour d'un axe de rotation 7 qui est associé au volet pour obturer totalement ou partiellement le circuit 1, notamment par l'intermédiaire d'une tringlerie. Exemple de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. On a effectué une expérience de presque une année sur un cas particulier : celui de l'extraction d'une piscine où l'on pouvait arrêter l'extraction en-dessous d'une certaine hygrométrie (ce qu'on ne peut faire aiIleurs en général). On a relevé mois par mois les heures de marche. Ci-dessous - le nombre total des heures du mois, - les heures de fonctionnement relevées, - d'où par différence les heures gagnées, et le % de gain, - les degrés-jours, unité de BESOIN DE CHAUFFAGE de cet air, - l'économie d'énergie est le % de gain appliqué au nombre de D3 du mois, en première approximation (en supposant les besoins constants : en fait, le gain est PLUS ELEVE). On voit qu'on a gagné 81 % des besoins de chauffage d'un débit d'air constant et permanent. Mois Heures Heures Heures % Gain DJU Gain mois marche gagnées mois DJU 1 720 123 597 82,9 409 339 2 696 101 595 85,4 397 339 3 744 82 662 89,0 372 331 4 720 241 479 66,5 245 163 5 744 284 460 61,8 148 91 6. 720 444 276 3823 44 17 Arrêt 9 360 101 259 71,9 73 52 10 744 117 627 84,3 223 188 11 331 estimation 84,0 645 12 (estimé) (440) (estimé) (estimé 2682 2165 - 81 % Toutefois, une part du gain vient du surdimensionnement permanent de l'extraction. On peut chiffrer le gain engendré par. la régulation en hygrométrie proprement dite en changeant d'origine, et en considérant que celleci n'a rien fait gagner en Juin où une ventilation non surdimensionnee eut fonctionné 444 heures (débit équiva- lent à 444 h de débit actuel).D'où le tableau ci-dessous reprenant les economies par rapport à cette valeur. Mois Heures Heures Heures X DJU Gain utiles marche gagnéeS gain mois DJU 1 444 123 321 72,3 409 296 2 429 101 328 76S5 397 304 3 459 82 377 82,1 372 305 4 444 241 203 45,7 245 112 5 458 - 284 174 38,0 148 56 6 444 444 0 0,0 44 0 Arrêt 9 222 101 121 54,5 73 40 10 458 117 341 7425 223 166 11 331 estimation 75 578 12 J (estimé) 440 (estimé) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~ 1857 69 % Cette expérimentation montre - que l'adaptation du débit de l'air aux conditions climatiques par le truchement de l'hygrométrie relative permet de réduire les débits d'air de O % en poids d'été à 82 % pour un mois d'hiver, et ce dernier consommant infiniment plus de chaleur pour mettre l'air aux conditions ambiantes du local, on gagne de l'ordre de 70 % de la chaleur consommée par ce chauffage de l'air. - que la ventilation s'adaptant ipso facto aux émissions d'eau internes, le gain est encore augmenté, atteignant plus de 80 % dans cette expérimentation. REVENDICATIONS 10) Procédé de régulation d'un circuit de ventilation mécanique ou statique d'un bâtiment à usage domestique, commercial ou industriel, caractérisé en ce que l'on mesure le degré d'humidité de l'air du batiment à ventiler et l'on fait varier le débit du circuit de ventilation (1) en fonction de la valeur mesurée, de manière à diminuer ce débit lorsque l'hygrométrie diminue. 20) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur hygrométrique (2) sensible au degré d'humidité de l'air du bâtiment et susceptible de transmettre une information fonction de ce de gré d'humidité aides organes de commande (3) qui agissent en retour sur le débit du circuit de ventilation ( 30) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de ventilation (1) comporte un ventilateur dont la rotation est commandée par un moteur. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le circuit de ventilation (1) comporte une source de dépression. 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les organes de commande (3) qui agissent sur le débit du circuit de ventilation sont constitués par le moteur de commande du ventilateur qui est susceptible de faire varier sa vitesse de rotation. 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les organes de com- mande (3) qui agissent sur le débit du circuit de ventilation (1) sont constitués par un volet susceptible d'obturer totalement ou partiellement ce circuit. 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le capteur hygrométrique (2) est constitué par un hygrostat (2) associé à un rhéostat ou variateur électronique, coopérant avec le moteur de commande de la vitesse de rotation du ventilateur pour faire varier cette vitesse en fonction du taux d'humidité détecté par l'hygrostat. 80) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que 1'hygrostat est un hygrostat (2) à seuil maximum et minimum coopérant avec un variateur électronique pas à pas qui avance d'un pas chaque fois que l'hy- grométrie maximum est atteinte et régresse d'un pas chaque fois que le seuil minimum est franchi. 90) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capteur hygrométrique (2) est constitué par un corps susceptible de changer de forme ou de volume en fonction de l'hygrométrie coopérant avec un organe de manoeuvre (3) du volet, notamment un levier (6) 1DO) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le corps susceptible de changer de forme ou de volume en fonction de l'hygrométrie est une éprouvette (20 > de bois, pris hors du droit fil et qui se tord en fonction de l'humidité.