Brevet FR2554216A1 — publié le 19850503

La présente invention concerne d'une manière générale les conditionneurs d'air et tout particulièrement un conditionneur d'air qui fournisse un confort amélioré dans les opérations de chauffage. En se référant à la figure 1, annexée à la pré- sente demande, on a représenté la vue d'ensemble de l'agence- ment d'un conditionneur d'air classique qui comporte: une uni- té 1 du conditionneur d'air disposée en intérieur et raccor- dée à une unité de ce conditionneur d'air (non représentée), située à l'extérieur, par l'intermédiaire d'une canalisation utilisée pour un fluide de refroidissement, un organe de base 2 qui supporte des parties constitutives, qui seront décrites ultérieurement, un échangeur de chaleur 3 servant à réaliser l'échange de chaleur avec la température intérieure de maniè- re à mettre en oeuvre une opération de refroidissement ou de chauffage, à un carter 4 de ventilateur qui sert également de réservoir collecteur pour l'échangeur de chaleur 3, un venti- lateur 5 soufflant de l'air refroidi ou chauffé par l'échan- geur de chaleur 3, à l'intérieur de la pièce, un moteur 6 servant à entraîner le ventilateur Senrotation, le débit d'é- coulement d'air étant déterminé en fonction de la valeur du signal ou de la puissance de sortie de moteur 6 du ventila- teur, une plaque 7 réalisant une déviation du flux d'air ou du vent produit et dont l'angle est variable (angle modifia- ble manuellement selon trois niveaux) de telle sorte que l'an- gle d'évacuation ou de refoulement de l'air refroidi/chaud est réglé par cette plaque 7, tandis que l'échangeur de cha- leur 3, la cuvette collectrice 4, le ventilateur 5, le moteur 6 de ce dernier et la plaque 7 de déviation du flux d'air sont portés à demeure sur l'organe de base 2 tel que décrit ci-des- sus, un capteur 8 servant à détecter une température Ts de l'air d'aspiration (qui est égale à une température de la piè- ce) et pour produire un signal de sortie qui est délivré par ce capteur 8 et qui est appliqué à un thermostat (non repré- senté) de manière à brancher/débrancher de ce fait un compres- seur monté dans une unité de condensation située sur le côté extérieur, de manière à maintenir constante la tem- pérature intérieure, et une section de commande 9 servant à commander le fonctionnement de marche/arrêt de la source d'alimentation en énergie, le réglage de la puissance de sortie du moteur 6 du ventilateur, etc. Les flèches A1 A2 indiquent les directions respectives du flux d'air d'aspira- tion et de refoulement. Les figures 2 et 3, annexées à la présente demande, représentent les lignes de flux ou d'écou- lement de l'air de refoulememnt lors de l'opération de chauf- -fage réalisée par le conditionneur d'air ainsi agencé (par exem- ple avec une capacité nominale de chauffage de 3150 Kcal/h). La figure 2 représente trois états des écoulements ou flux d'air de refoulement obtenus lorsque l'on règle le débit d'air M à trois niveaux, à savoir à une valeur élevée, à une valeur moyenne et à une faible valeur, l'angle de souf- flage 8 étant maintenu constant. La figure 3 illustre trois états des flux ou écoulements d'air de refoulement dans le cas o le débit d'air est réglé à trois niveaux, à savoir à une valeur élevée, à une valeur moyenne et à une valeur fai- ble, l'angle de soufflage e étant variable. Sur les dessins la référence 10 désigne le con- tour en coupe verticale d'une pièce, prise dans sa partie cen- trale, la référence 10-1 désigne la msurface du sol ou d'un plancher et la référence 11 désigne des courbes illustrant les écoulements d'air de refoulement. Le débit d'air est modifié conformément à la valeur de la puissance de sortie du moteur 6 du ventilateur représenté sur la figure 1. L'angle e de sortie de l'air de refoulement est modifié par déplacement de la plaque 7 dirigeant ou déviant le vent créé ou le flux d'air. La différence de température à T entre la température Ts de l'air d'aspiration et la température Td de l'air de refoulement diminue lorsque la température de la pièce augmente. Par conséquent si la différence de température a T est élevée dans l'état o l'angle de refoulement e est fixé alors que le débit d'air M est rendu faible, comme re- présenté sur la figure 2, l'air chaud monte avant d'avoir atteint la surface 10-1 du plancher. Afin d'empêcher ce phénomène, lorsque la différence de température est élevée, on donne une valeur élevée à l'angle de refoulement 8 et l'on règle à une faible valeur le débit d'air M, tel que re- présenté sur la figure 3, si bien que l'air chaud est tenu d'atteindre la surface 10-1 du plancher. Ainsi, afin d'obte- nir un confort au niveau de la surface du plancher, le dé- marrage du conditionneur d'air, il est nécessaire de régler l'angle de refoulement e à une valeur qui soit suffisante pour supprimer la différence de température à T. Cependant un tel conditionneur d'air classique présente des inconvénients tels qu'indiqué ci-après. En effet, étant donné que la température, le dé- bit d'air M et l'angle de refoulement e sont commandés d'une manière indépendante les uns des autres, il est très diffici- le de régler la température, le débit d'air M et l'angle e de refoulement à des valeurs optimales pour obtenir les meil- leures conditions de confort. En outre, comme représenté sur la figure 3, la température d'aspiration Ts est faible au début du fonction- nement et on peut obtenir un chauffage confortable à partir de la surface du sol au moyen du réglage du débit d'air M à une faible valeur et au moyen du réglage de l'angle e de refou- lement à une valeur élevée. Cependant il existe un inconvénient consistant en ce que, dans le cas o on réalise manuellement la commutation du réglage du débit d'air M et de l'angle e de refoulement, comme dans le système classique, même si le débit d'air M et l'angle e de décharge ont été réglés correctement au départ, la différence de température à T par rapport à de telles va- leurs de réglage initiales devient plus importante avant que ces valeurs initiales de réglage soient à nouveau réglées, si bien que le courant d'air chaud monte avant d'atteindre la surface du sol et que l'on ne peut pas obtenir un chauffa- ge confortable. Un but de la présente invention est de fournir un cnonditionneur d'air qui permet de réaliser un chauffage con- fortable sans nécessiter d'opérations difficiles à partir du début du fonctionnement du conditionneur d'air. On peut dire de façon résumée, que, pour attein- dre l'objectif indiqué ci-dessus et conformément à un aspect de la présente invention, le conditionneur d'air est caracté- risé en ce que le moteur du ventilateur et la plaque de dévia- tion du flux d'air ou du vent créé sont commandés d'une ma- nière enchaînée ou combinée de telle sorte que la surface du plancher est chauffée par de l'air situé à une température élevée, et ce à un faible débit immédiatement après le démar- rage du fonctionnement, et que le débit d'air est ensuite ac-- cru de façon graduelle, sans échelons, et que le vent créé ou le flux d'air est également dirigé graduellement et sans èche-. lon vers le haut lorsque la température de la pièce augmente de manière à accroître la zone chauffée dans l'espace ou le local d'habitation. De façon plus précise, le problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que le conditionneur d'air comporte un premier et un second moyens de détection de la température prévus respectivement sur un côté d'aspi- ration de l'air et sur un côté de refoulement de l'air, un premier moteur électrique servant à modifier a position d'une plaque de déviation du flux d'air, un second moteur électri- que servant à commander la vitesse de rotation d'un rotor de ventilateur, et une section de commande prévue entre lesdits premier et second moyens de détection de la température et lesdits premier et second moteurs servant à commander les sorties respectives desditspremier et second moyens de détec- tion de la température en direction de ces moteurs, cette section de commande commandant la sortie dudit premier moteur sur la base des signaux respectifs desditspremier et second moyens de détection de la température de manière à modifier la position de la plaque de déviationdu lux d'air et à commander la vitesse de rotation dudit second moteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci- après prises en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1, dont il a déjà été fait mention, re- présente une vue en perspective montrant l'agencement du con- ditionneur d'ari classique; lesfigures 2 et 3, dont il a déjà été fait mention, représentent des diagrammes montrant les lignes de flux ou d'écoulement de l'air chaud refoulé au cours d'opérations de chauffage; la figure 4 est une vue en perspective montrant l'agencement d'une forme de réalisation du conditionneur d'air conforme à la présente invention; la figure 5 est un schéma-bloc illustrant l'agen- cement d'une forme de réalisation de la section de commande conforme à l'invention; la figure 6 est un schéma-bloc des phases opéra- toires depuis le début jusqu'à la fin de l'opération de chauf- fage; la figure 7 est un schéma permettant d'expliquer un exemple d'état optimal du débit d'air et de l'angle de la direction du vent créé ou flux d'air depuis le début jusqu'à la fin de l'opération de chauffage. La figure 4 représente l'agencement d'une forme de réalisation du conditionneur d'air conforme à la présente invention. Sur le dessin, la référence 12 désigne un moteur d'un ventilateur qui peut par exemple être un moteur triphasé à induction, dont la vitesse de rotation est modifiée par l'intermédiaire d'un onduleur incorporé dans le moteur. Les références 13-1 et 13-2 désignent des capteurs permettant de détecter respectivement les températures de l'air d'aspira- tion et de l'air de refoulement du conditionneur d'air. La référence 14 désigne un moteur servant à modifier l'an- gle de la plaque 7 servant à dévier ou diriger le courant créé ou flux d'air. L'angle de cette plaque 7 est modifié par le moteur 14, depuis la direction de la flèche A2 jusque dans la direction de la flèche A3, comme cela est représenté par la ligne en pointillé sur le dessin. La référence 15 désigne une section de commande. La figure 5 représente l'agencement de la section de commande 15. Sur le dessin, une section 15-1 formant cal- culateur de la température d'aspiration calcule cette tempé- rature d'aspiration conformément au signal de sortie du cap- teur ou détecteur 13-1 de la température d'aspiration. Le si- gnal de sortie de la section 15-1 formant calculateur de la température d'aspiration est envoyé à une section 15-3 for- mant calculateur de la température optimale de refoulement et une section 15-4 formant calculateur de la différence de tem- pérature. Le signal de sortie de la section 15-2 formant cal- culateur de la température de refoulement est également ap- pliqué à la section 15-4 formant calculateur de la différen- ce de température, à une autre entrée de cette section. La section 15-2 formant calculateur de la température de refou- lement calcule cette température de refoulement Td conformé- ment au sigmalde sortie du détecteur ou capteur 13-2 de la température de refoulement. Le signal de sortie de la section 15-4 formant calculateur de la différence de température est envoyé à une section 15-5 formant calculateur de la capacité de chauffage, dans lequel la capacité de chauffage Q est cal- culée conformément à l'équation indiquée ci-après, moyennant l'utilisation de la différence de température T calculée dans la section 15-4 formant calculateur de la différence de température: Q = 60M AT.K dans laquelle M représente le débit d'air lors du fonctionnement avec la vitesse la plus faible du ventilateur. La valeur de K est une constante déterminée avec le poids (kg/m3) et avec la 7' chaleur spécifique (kcal/kg C). Les signaux de sortie respectifs de la section -3 formant calculateur de la température optimale de re- foulement et de la section 15-5 formant calculateur de la capacité de chauffage sont envoyés à une section 15-6 de décision d'accroissement/de réduction du débit, dans laquelle le débit M est calculé sur la base de la température de re- foulement Tdet de la capacité de chaufface Q. Le signal de sortie de la section 15-6 décidant de l'accroissement/de la réduction du débit d'air est envoyé à une section 15-7 for- mant calculateur de la vitesse de refoulement, dans laquelle la vitesse de refoulement est calculée. Le signal de sortie de la section 15-7 formant calculateur de la vitesse de refou- lement est appliqué à une section 15-8 de décision de modifi- cation de la direction du courant d'air créé ou du flux d'air et qui commande le moteur 14 conformément à la vitesse de re- foulement et règle l'angle de la plaque 7 dirigeant le cou- rant d'air créé. Sur les base des signaux de sortie des détecteurs ou capteurs respectifs 13-1 13-2, la section de commande 15 donne des instructions au conditionneur d'air pour mettre en oeuvre les opérations comme cela est représenté sur l'orga- nigramme de la figure 6. La figure 7 est un schéma montrant les variations de la température d'aspiration Ts, de la température de re- foulement Td, de la différence de température AT, de l'an- gle de refoulement e et du débit d'air M, et sur lequel on a représenté en abscisses le temps à partir du début de l'o- pération de chauffage jusqu'à l'état stable de fonctionnement du conditionneur d'air, tandis que les ordonnées représentent les valeurs respectives de la température de refoulement Td, la différence de température AT, de l'angle de refoulement 8 et du débit d'air M. Sur le dessin la température d'aspiration Ts est nulle au début du fonctionnement. A cet instant, si la tempé- rature de refoulement Td prend la valeur maximale égale à environ 50 C, la différence de température 4T est maximum (environ 50 C) et c'est pourquoi il devient possible de réa- liser le chauffage à partir de la surface du plancher, en réglant la vitesse de soufflage minimale, (la vitesse de ro- tation du moteur est égale à environ 900 t/mn) avec un an- gle e de refoulement égal à environ 80 . Lors de la pour- suite de l'opération, la température d'aspiration Ts passe à l'état stable (environ 20"C). A cet instant les valeurs respectives de la température de refoulement T- et de l'an- gle de refoulement deviennent égales respectivement à environ C et à environ 60 C, et la vitesse de rotation du moteur du ventilateur, qui détermine le débit d'air, prend sa valeur maximale de 1300 t/mn. Comme cela a été décrit ci-dessus, conformément à la présente invention, le débit d'air et l'angle de refoulement e sont réglés de façon automatique par la section de commande du conditionneur d'air, sans aucune difficulté pour l'utili- sateur, de réglage du débit d'air M et de l'angle de refoule- ment 8. En outre, étant donné que le débit d'air M et l'an- gle de refoulement e sont commandés de façon progressive et sans échelon, le débit d'air M augmente proportionnellement à la différence de température T. Par conséquent on peut ob- tenir de façon progressive, c'est-à-dire sans échelon, un dé- bit d'air M suffisant pour vaincre ou annihiler en permanence l'accroissement de la différence de température AT, et il ne peut se produire aucune montée du courant d'air chaud avant que ce dernier n'atteigne la surface du plancher. La présente invention est appliquée non seulement à l'opération de chauffage mais également à l'opération de refroidissement, et ce avec les mêmes effets que pour l'opéra- tion de chauffage. 25542 16 REVENDICATIONS 1. Conditionneur d'air, caractérisé en ce qu'il comporte: - un premier et un second moyens de détection 5.de la température (13-1,13-2) prévus respectivement sur un côté d'aspiration de l'air et sur un côté de refoulement de l'air, - un premier moteur électrique (14) servant à mo- difier la position d'une plaque (7) de déviation du flux d'air, - un second moteur électrique (12) servant à com- mander la vitesse de rotation d'un rotor de ventilateur (5), et - une section de commande (15) prévue entre lesdits premier et second moyens de détection de la température et lesdits premier et second moteurs servant à commander les sor- ties respectives desdis premier et second moyens de détection de la température en direction de ces moteurs, cette section de commande commandant la sortie dudit premier moteur sur la base des signaux de sortie respectifs d1-it premier et second moyens de détection de la température de manière à modifier la position de la plaquede déviation du flux d'air et à com- mander la vitesse de rotation dudit second moteur. 2. Conditionneur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite section de commande comporte: - des premiers moyens (15-1) répondant au signal de sortie dudit premier moyen de détection de la température (13-1) de manière à calculer une température (Ts) sur le côté aspiration conformément audit signal de sortie dudit premier moyen de détection de la température, - des seconds moyens (15-2) sensibles au signal de sortie du second moyen de détection de la température (13-2) pour calculer la température (Td) sur le côté refoulement conformément audit signal de sortie dudit second moyen de dé- tection de la température, - des troisièmes moyens (15-4) sensibles aux si- gnaux de sortie respectifs desdits premier et second moyens servant à calculer une différence de température (à T) entre lesdits signaux de sortie respectifs, conformément à ces derniers, et - desquatrièmes moyens (15-5) sensibles à la sortie desdits troisièmes moyens pour calculer une capacité de chauffage (Q) conformément au signal de sortie desdits troisièmes moyens, - des cinquièmes moyens (15-3) sensibles au si- gnal de sortie dudit premier moyen pour calculer une tempéra- ture de refoulement optimale, conformément au signal de sortie desdits premiers moyens, - des sixièmes moyens (15-6) sensibles au si- gnaux de sortie respectifs desdits quatrièmes et cinquièmes moyens pour calculer une quantité d'écoulement d'air (M) con- formément aux signaux de sortie respectifs desdits quatrièmes et cinquièmes moyenset - des septièmes moyens (15-7) sensibles au signal de sortie desdits sixièmes moyens pour calculer une vitesse de refoulement conformément au signal de sortie desdits sixiè- mes moyens, - des huitièmes moyens (15-8) sensibles au si- gnal de sortie desdits septièmes moyens pour calculer une direction de refoulement conformément au signal de sortie desdits septièmes moyens, ledit second moteur étant commandé conformément au signal de sortie desdits sixièmes moyens et, - ledit premier moteur étant commandé conformément auxdits huitièmes moyens.