Brevet FR2648192A1 — publié le 19901214

La présente invention concerne une soufflerie pour structure gonflable et un procédé de régulation de son fonctionnement. Il est courant, dans de nombreux domaines, de réaliser La couverture d'une surface au moyen d'une membrane relie au bord de cette surface de manière sens1ble- nent étanche et de la sustenter au doyen d'une pression interne. Une différence de pression de quelques dizaines de millimètres d'eau (quelques centaines de Pascals) entre le volume ainsi enclos et l'atmosphère extérieure est suffisante pour engendrer dans la membrane les efforts nécessaires à son naintien stable et à sa résistance au vent, sous réserve d'un profil étudié en conséquence. L'établissement et l'entretien de cette surpression sont réalisés au oyen d'une soufflerie qui, au moment de l'érection de la structure, Sert à la gonfler puis, lors de son utilisation, assure la compensation des fuites qui existent nécessairement. En effet, ceX structures sont équipées d'ouvertures d'accès, généralement des sas, dont l'étanchéité ne peut pas etre totale. En outre, la nature plus ou moins poreuse du terrain sur Lequel la structure est gonflée est une cause structurelle de fuite. Enfin, la nature Cme de la enbrane, les coutures réunissant les lais qui la constituent, son vieillissement sont égale- ment source de fuites. Etant donné donc qu'une étanchéité parfaite est impossible à atteindre, il est beaucoup plus économique de dépenser de L'énergie pour compenser les fuites que de chercher a parfaire cette étanchéité. Par ailleurs, le pression interne doit tre adaptée a rendre la structure résistante au vent. Les effets du vent tant essentiellement variables, on choisit une valeur de pression capable de résister aux vents les plus violents pouvant exister sur Le site d'implantation. On comprend que le calcul de détermination de La puissance et de La capacité d'une soufflerie est en partie fondé sur des paramètres estimés (notamment la nature du sol et son comportement à l'égard des fuites et les effets maxima des vents) si bien qu'il est usuel, pour des questions de sécurité de mettre en oeuvre des groupes de ventilation largement dimensionnes. L'inconvénient des installations ainsi construites réside dans une trop grande consommation d'energie lors de leur exploitation et dans la génération d'un bruit de fonctionnement souvent trop élevé puisque la soufflerie fonctionne à son régime nominal. Le problème le plus important du point de vue de la sécurité de ces installations, tient à la résistance au vent de ces structures qui diminue notablement si la surpression interne diminue. C'est l'une des raisons pour lesquelles, jusqu'à ce jour, aucune tentative sérieure n'a été réalisée pour modifier cette pression interne, dans le sens de la baisse donc d'une économie d'énergie, compte tenu du risque d'effondrement de la structure à l'occasion d'une saute brutale de vent. La présente invention est notamment issue de la constatation du fait qu'en l'absence de vent, une pression de l'ordre de 10 millimètres d'eau (100Pa) était suffisante pour maintenir stable L'enveloppe, et qu'une pression de l'ordre de 30 à 40 millimetres d'eau (300 à 400 Pa) permet à la structure de résister à n'importe quel vent fort. En outre, on a constaté que, dans de nombreux cas, l'estimation avant mise cn place de l'installation, des fuites par le sol est supérieure à ce qui se produit réellement si bien que l'installation dispose d'une soufflerie dont le fonctionnement å puissance nominale délivre un debit surabondant par rapport aux besoins. L'invention entend proposer une soufflerie dont les performances sont ajustables en fonction des besoins c'est å dire la compensation des fuites réelles et L'état de l'at.osphère extérieure, permettant ainsi d'y adapter la dépense d'énergie et de diminuer le niveau de bruit produit, cn conservant cn permanence la stabilité nécessaire à la structure. Ainsi, la soufflerie selon l'invention comPrend au moins un groupe de ventilation destiné à établir et maintenir une pression interne dans La structure en introduisant dans celle-ci un débit d'air de compensation des fuites, et comporte une unité logique de commande d'au moins la vitesse de rotation du groupe de ventilation reliée par ses voies d'entrée à un capteur de La vitesse du vent extérieur et à un capteur de la pression interne régnant dans la structure. De manière avantageuse, le groupe de ventilation comporte un variateur électronique de la fréquence de son courant d'alimentation relie à l'une des sorties de l'unité logique de commande. Comme de maniere connue la soufflerie peut comporter un canal d'aspiration d'air frais et un canal de recyclage d'air pressurisé, les proportions volumiques d'air recycle et d'air frais étant assurées de manière réglable à l'entrée de la soufflerie par un clapet réparti- teur, ce clapet ou plus précisément son actionneur constitue l'un des moyens d'ajustement du fonctionnement de la soufflerie relié à l'une des sorties de L'unité de commande. Par cette disposition, on peut agir sur La pression interne à la structure, sur une plage limitée, sans intervenir sur sa vitesse de rotation, donc sans en modifier le niveau sonore ni la consommation d'énergie. L'unité logique de commande, du genre automate programmable permet la construction d'installations standard. Il suffit en effet de fournir a cet automate un programme de régulation dans lequel les valeurs de consigne, pour ce qui concerne la pression interne ou la vitesse du vent, sont adaptées au site de l'installation (allure des vents, vents dominants, réaction du sol a l'égard de la surpression...) pour optimiser Le fonctionnement de l'installation sur le site. Les interventions relatives à- la régulation et à sa modification sont donc limitées à la partie logi ciel le de l'unité de commande et ne concernent pas le matériel mis en oeuvre, ce qui est très souple et très avantageux du point de vue du cot de l'intervention et du temps necessaire à sa réalisation. L'invention sera mieux comprise par la description qui est donnée ci-aprbs de L'un de ses modes de realisation. Il sera fait référence au dessin unique qui est un schema d'une installation selon L'invention. Sur ce dessin, la structure gonflable porte la référence 1. Elle recouvre une aire 2 aux bords de laquelle elle est arrimée de manière étanche. L'acces, depuis l'extérieur au volume intérieur de la structure est assuré par une porte 3 qui comportera de manière préférée, un dispositif de sas pour limiter Les fuites à l'occasion de l'entrée ou de la sortie des usagers. Un groupe de ventilation 4 permet d'établir et d'entretenir à t'intérieur de L'enceinte 2, une surpression par rapport à l'atmosphère extérieure de L'ordre de 10 à 40 millimètres d'eau (100 à 400 Pa). Le conduit 5 d'aspiration de ce groupe comporte une ouverture 6 de prise d'air extérieur et une ouverture 7 pour de l'air pressurisé recyclé qui provient du volume interne de la structure par une canalisation de recyclage 8. Un volet répartiteur 9 permet de regler la proportion d'air recyclé dans le volume aspire par le groupe 4. L'air refoulé dans la structure passe au travers d'un échangeur de chaleur 10 (radiateur) qui permet de le réchauffeur ou de te refroidir selon les cas. Une unité logique il assure la commande du fonctionnement du groupe 4 et sa régulation. Cette unité 11 reçoit en entrée des signaux délivrés d'une part par un capteur 12 et d'autre part, par un capteur 13 de la pression régnant dans l'enceinte 2. Les informations délivrées par ces capteurs sont exploitées par l'unité Logique en fonction d'un programme qu'elle contient. Un pupitre 14 de programmation accessible par un opérateur, permet d'agir sur le programme de L'unité logique pour en modifier, soit les différentes étapes, soit Les valeurs de consigne qu'il peut contenir afin de l'adapter au site sur lequel est implantée L'installation. En sortie, l'unité logique 11 est reliée d'abord à un variateur 15 de la fréquence du courant d'alimentation du moteur du groupe de ventilation. Elle est également reliée à l'actionneur 9a du volet 9 répartiteur. L'unité logique 11 (ou automate programmable) comporte dans son programme des instructions pour maintenir à l'intérieur de l'enceinte 1 une pression minimale (par exemple 10 millimètres d'eau) par laquelle la structure est maintenue de manière stable en l'absence de vent exté- rieur (ou en présence d'un vent inférieur à quelques mètres par seconde). Elle comporte également des instructions pour limiter la commande du groupe de ventilation à une valeur maximale de pression (40 à 50 millimètres d'eau) qui elle, est fonction des qualités de la structure et des caractéristiques de la ventilation. Au moyen du pupitre 14, l'installateur (ou l'exploitant) procède aux différents réglages de consignes de sortie de l'unité logique pour caler le fonctionnement du groupe de ventilation sur une vitesse qui puisse satisfaire à cette exigence minimale de pression. Ces réglages initiaux sont utiles pour adapter le fonctionnement de L'installation aux conditions de fuites que présente Le site. Le programme contient également des instructions et des va leurs de consignes telles que les informations délivrées en permanence par les capteurs 12 et 13 sont interprétées pour agir, le cas échéant, sur l'un des deux organes : variateur du moteur 15, ou volet de recyclage 9. Par exemple, si la pression détectée par le capteur 13 chute, sans que les conditions extérieures soient modifiées, du fait d'une porte restée ouverte trop longtemps, d'une avarie d'étanchéité..., l'unité logique pourra commander une modification de La position du clapet répartiteur 9 pour augmenter la prise d'air frais au détriment du débit recyclé. Si cette action ne suffit pas pour rétablir la pression dans un intervalle de temps donné, une seconde séquence pourra intervenir en agissant sur la vitesse de rotation du groupe de ventilation 4, en augmentant la fréquence du courant d'alimentation. Le fonctionnement de l'installation sera ensuite stabilisé au niveau rétabli de pression. L'augmentation de la vitesse du vent sera quant à elle enregistrée par le capteur anémometrique 12 et l'unité de commande 11 agira en conséquence sur, principalement la vitesse de rotation du groupe de ventilation 4. Compte tenu du surdimensionnement de la soufflerie, on a constaté que l'établissement d'un nouveau niveau de pression dans l'enceinte est réalisé très rapidement (de l'ordre de 10 à 20 secondes par exemple pour passer de 10 à 20 ou 30 millimètres d'eau). Il est possible à cet égard, de tenir compte des caractéristiques du site en ce qui concerne les variations de vent, au niveau du programme qui peut contenir des données statistiques ou historiques permettant d'interprêter les informations délivrées par le capteur 12. Un logiciel adapte non seulement à prendre en compte les informations captées mais également à les comparer avec des situations analogues préenregistrées permettra de délivrer des ordres de commande de la soufflerie optimisés, en proce- dant å des filtrages de crêtes dont on sait qu'elles ne présentent aucun danger ou au contraire en demandant à l'installation un débit plus important que celui correspondant aux seuils atteints, de manière å placer la structure rapidement dans un état de surpression capable de résister de manière sOre b l'établissement d'un vent violent que les prémisses constatées rendent probable. il est également possible de modifier dans le temps les valeurs de consigne du programme que comporte l'unité logique de commande pour prendre en compte le vieillissement ou les modifications de l'installation au cours de son exploitation. On signalera enfin que l'automate programmable (l'unité logique de commande) peut comporter des entrées supplémentaires pour gérer d'autres variables d'exploitation de la structure. Par exemple, pour les installations qui comportent un dispositif de chauffage ou de climatisation 10, l'échangeur mis en place impose souvent un débit de soufflage minimum pour évacuer avec securité les calories qu'il produit. On peut donc connecter à l'unité de commande 11 un capteur (par exemple de temperature) 16 qui l'informe de La température de l'échangeur pour produire en retour un signal de commande du groupe de ventilation pour modifier le débit d'air afin de rétablir la température souhaitée. On comprend qu'il peut y avoir des instructions contradictoires découlant des informations des différents capteurs (ex : diminution du vent donc diminution de la pression mais augmentation du débit car température échangeur trop élevée). Dans ce cas, l'automate programmable choisira toujours l'instruction qui privilégiera la sécurité et sera programmé en conséquence. REVENDICATIONS 1. Soufflerie pour structure gonflable (1) comprenant au moins un groupe de ventilation (4) destiné à établir et maintenir une pression interne dans la structure (1) en introduisant dans celle-ci un debit d'air de compensation des fuites, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité logique (11) de commande d'au moins La vitesse de rotation du groupe de ventilation (4), reliée par ses voies d'entree à au moins un capteur (12) de la vitesse du vent extérieur et à un capteur (13) de La pression régnant à l'intérieur de la structure (1). 2. Soufflerie selon la revendication 1 caractérisée en ce que le groupe de ventilation (4) comporte un variateur (15) électronique de la fréquence de son courant d'alimentation, relie à l'une des sorties de l'unité de commande (11). 3. Soufflerie selon la revendication 1 ou la revendication 2, comportant un canal d'aspiration (5) d'air frais et un canal (8) de recyclage d'air pressurise, avec un volet (9) répartiteur, caractérisée en ce que L'actionneur (9a) du volet répartiteur est relié à l'une des sorties de l'unité logique de commande (11). 4. Procédé de régulation du fonctionnement d'une soufflerie selon L'une quelconque des revendications précédentes, caractérise cn ce qu'il consiste à établir une pression minimale à L'intérieur de la structure (1) egale à celle nécessaire à sa sustentation et à son maintien stable en regard d'un vent quasi-nul, à surveiller cm permanence la vitesse du vent au moyen du capteur anémo.étrique (12), et la pression å l'intérieur de la structure (1) au moyen du capteur de pression (13), à comparer au moyen de l'unité logique de commande (11) les valeurs délivrées par les deux capteurs (12) et (13) à des valeurs de consigne et à agir sur la soufflerie pour modifier la pression dans la structure. 5. Procéde selon la revendication 4 , caractérisé en ce que les valeurs de consigne relatives à la vitesse du vent contenues dans l'unité logique de commande (11) sont élaborées à partir de données statistiques et intégrées dans un logiciel d'interprétation propre au site d'implantation de la structure. 6. Procédé selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à limiter la pression regnant à l'intérieur de la structure quelles que soient les informations délivrées par Les capteurs à une valeur maximale dictée par Les caractéristiques de La structure et du groupe de ventilation.