Brevet FR2641366A1 — publié le 19900706

L'invention se rapporte à un procédé de régulation de la terpéruture de l'atmosphère d'un local cliratisé. L'invention a également pour objet les moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi que les installations de climatisation fonctionnant selon ce procédé. Dotaniment mais non limitativement, l'invention concerne la climatisation d'un local de métroiogie. Classiquement, une installation de climatisation d'un local comprend un dispositif de traitement qui permet de reguler suivant des consignes préétablies la température et le degré hygrométrique du fluide gazeux tel l'air qui constitue l'at osphere du dit local. Plus précisément, l'installation corprend - un moyen ae traitement thermique du fluide gazeux qui constitue l'atmosphére du local, - des gaines d'extraction et ae restitution au local du dit fluide gazeux, - un moyen ae circulation forcée du fluide gazeux à travers le dispositif ce traitement notamment par les gaines précitées. Classiquement, l'iristallation comprend également une unité de comrande oui reçoit d'une part des consignes fixant les valeurs de température et d'hygrométrie à respecter et, d'autre part, aes inor,ations en provenance de sondes de température et d'hygrométrie situées cans le local. Four étre traité, le fluide gazeux tel l'air est prelevé dans le local par des bouches d'extraction réparties en divers endroits spécialement au niveau du sol, par exemple dans les parois latérales du local, puis il lui est restitué, notamment à travers un plafond perméable à l'air qu'il tend à diffuser uniformément dans l'espace de ce local. On reproche surtout aux dispositifs de climatisation connus de fonctionner en tout ou rien c'est à dire de corriger relativement brusquement tout écart de température détecté par rapport à la consigne préétablie et d'engendrer un régime laminaire créant des modifications de l'ampleur des effets de la dilatation des corps au cours des opérations faites à l'aide des instrurents de métrologie de très haute précision ce qui fausse alors les result ts aes mesures opérées. L'utilisation d'air comprimé est courant dans les salles de mesures, par exemple, pour actionner des outils. Non seulement lorsqu'il est fourni par une source extérieure au local mais encore lorsque le compresseur est intérieur au local, cela crée au moins localement des écarts de température qui peuvent de même manière perturber des opérations de métrologie. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de régulation de la température engendrant un régime stationnaire qui permette des modifications suffisamment lentes de la température pour pouvoir négliger les modifications d'ampleur des effets de la dilatation. Un autre résultat aue l'invention vise à obtenir est un procédé de régulation qui permette aussi d'obvier aux inconvénients lies à l'utilisation d'air comprimé. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type précité notanment caractérisé en ce qu'au moins préalablement à l'utilisation du local pour la réalisation de travaux nécessitant une température donnée, dite température de consigne et, ne tolérant les variations de cette température que dans des limites précises qui définissent d'ailleurs un écart dit écart admissible notamment en étudiant les propriétés thermiques du local au moins à la température de consigne précitée - on estime la plus grande vitesse de variation de température possible dans le dit local dans les conditions d'utilisation tuais en l'absence de toute climatisation puis au moins pendant les travaux, - on renouvelle le volume de fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local à une vitesse au moins égale à la vitesse de variation maximale de température et ce en respectant la température de consigne. Cette invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement - figure 1 : une vue simplifiée et en coupe d'une installation mettant en oeuvre l'invention, - figures 2 et 3 : deux diagrammes représentatifs des variables contrôlées par l'invention. n se reportant au dessin, on voit un local 1 équipé d'une installation de cliatisation 2. Classiquement, cette installation comprend - un moyen ae traitement thermique 3 au fluide gazeux 4 tel de l'air qui constitue l'atmosphère 5 du local 1, - des gaines d'extraction 6 et de restitution au local 7 du dit fluide gazeux 4, - un moyen 8 de circulation forcée du fluide gazeux à travers le dispositif de traitement, notamment par les gaines precitées. De préférence, cette installation comporte des éléments filtrants (non représentés). L'installation comprend en outre une unité 9 de commande des Moyens précités qui reçoit a'une part des consignes 10, 11 fixant les valeurs de la temperature et d'hygrométrie à respecter et d'autre part des informations 12, 13 en provenance de sondes 14, 15 de terpérature 14 et d'nygrometrie 15 situées dans le local. Le moyen de traiteent thermique 3 traversé par le fluide gazeux 4 relevé dans le local 1 comporte d'une part principalerent des éléments changeurs 16 quant à eux parcourus par des vecteurs caloricenes 16a et frigoricenes 16b et d'autre part accessoirement des éléments 17 humidificateurs et/ou dessi cateurs. Suivant une caractéristique essentielle de l'invention, au moins préalablement à l'utilisation du local 1 pour la réalisation de travaux nécessitant une température donnée, dite température de consigne T1 et, ne tolérant les variations de cette température que dans des limites précises qui définissent d'ailleurs un écart E dit écart admissible notamment en étudiant les propriétés thermiques du local au moins à la température de consigne T1 précitée - on estir,e la plus grande vitesse V1 de variation de telifperature possible dans le dit local dans les conditions d'utilisation mais en l'absence de toute climatisation puis au moins pendant les travaux, - on renouvelle le volume de fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local à une vitesse V2 au moins égale à la vitesse V1 de variation maximale de température et ce en respectant la terperature T1 ae consigne. Bien entendu, le renouvellement ae l'atmosphère est effectué avec un fluide gazeux approprié porté à la température de consigne. Le lecteur comprend aisément que l'invention permet de respecter strictement la température de consigne puisque le volume de fluide qui constitue l'atmosphère du local est remplacé avant même qu'il n'ait eu le temps de subir l'influence des facteurs qui induisent son refroidissement et/ou son réchauffement. Ge préférence, le local est en légère supression par rapport à l'extérieur par exemple par apport d'air extérieur lors du renouvellerent de l'atmosphere au local ce qui permet d'éviter l'entrée d'air extérieur aux divers points du local présentant des défauts d'isolation thermique. De r,aofere préférentielle, les parois du local comprennent au moins un orifice perétta,t une fuite contrôlée 32 du fluide vers l'extérieur. Notaient pour un local de cent trente mètres cubes dont les parois ont un fort coefficient ae transmission thermique et dont l'atmosphère est constituée d'air avec un taux d'humidite relative de 55 % corrigé à plus ou moins 10 % de sa valeur, on a néanmoins obtenu une tepérature stable à plus ou moins 0,50 Celsius en renouvelant l'atmosphère du dit local selon un taux de renouvellement horaire de quinze fois le volume du local. Dans ce cas précis, le renouvellement de l'atmosphère du local exige donc des moyens de traitement 3 et d'extraction d'air 8 capables de fournir environ deux mille mètres cubes d'air traité par heure. tes moyens pour la mise en oeuvre comprennent donc à ce stade - au moins un aven 20 d'estimation de la plus grande vitesse V1 de variation ce température possible dans le local à climatiser pendant son utilisation, - au moins un doyen 38 de commande du renouvellement de 1 'atmosphère du local à une vitesse V2 au moins égale à la vitesse V1 de variation de température c'est à dire de commande des moyens de traitement thermique 3 et de circulation forcée 8 adaptés à l'exigence précite. Généralement, le local de mesure 1 comprend au moins un circuit 181 d'alimentation d'instruments- 19 en fluide gazeux sous pression 18, tel un circuit d'air comprime. Pour éviter que l'utilisation d'air comprimé perturbe la cli matisation et par elle les opérations de mesure, selon une autre caractéristique de l'invention, le compresseur fournissant l'air comprimé est place à l'extérieur du local et au moins pendant la durée des travaux qui nécessitent une température constante à l'intérieur du dit local 1, avant son utilisation, on porte le fluide gazeux comprimé 18 à une température donnée T2 telle qu'à l'issue de sa détente dans le local climatisé au droit de chaque instrument qui le met en oeuvre, il ait une température T3 au moins sensiblerent égale à celle effective du fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local. L'invention comprend donc des moyens à cet effet c'est à dire au moins un noyen annexe 21 de climatisation ou fluide gazeux comprimé cui noit être utilisé aans le local 1 c'est à dire un moyen 21 qui permet de porter ce fluide gazeux comprime à une température T2 donnée telle qu'à l'issue de sa détente dans le local au droit de chaque instrument qui le met en oeuvre, il ait une temperature T3 au moins sensiblement égale à celle T1 du fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local. Ce moyen annexe de climatisation de fluide gazeux comprime comorend évidemment des éléments échangeurs calorigène et frigorigénes traversés par le dit fluide gazeux. Ce moyen est par exemple piloté par l'unité centrale. En dépit de ces précautions, l'atmosphère du local se réchauffe ou se refroidit inévitablement notamment à cause de facteurs difficilement maitrisables Comme l'ensoleillement du bâti.ient qui abrite le local. Bien entendu, lorsqu'un écart est constate entre la telpérature de consigne T1 et celle effective T4 mesurée dans le local, l'unité ae cormande pilote le dispositif de traitement pour qu'il établisse une correction de la dérive en température constaté. Suivant l'invention, au moins pendant la durée des opérations qui nécessitent une température constante donnée à l'intérieur du local pour effectuer toute correction de cette température, on commande le moyen de traitement thermique 3 de manière à ramener très progressivement la température effective T4 du local au niveau de la température de consigne T1. A cet effet, l'invention concerne donc également au moins un moyen de commande graduelle de l'action des éléments échangeurs 16 du dispositif de traitement 3 de manière à influer tres progressivement sur la température effective de l'atosphère du local lorsqu une correction de cette température doit être apportée pour pallier une dérive en température par rapport à la consigne préétablie T1. Ainsi conformèment à l'invention, les éléments échangeurs 16 colportent chacun au moins un organe 22 de modulation de l'intensité des vecteurs frigorigènes et calorigènes qui les traversent et ce en fonction d'au moins une consigne M issue de l'unité de commande. Notamment, lorsque l'élément échangeur calorifique colporte une resistance électrique, le courant electrique qui traverse cette résistance est module au moyen d'un triac dont la gachette est pilotée par l'unité de commande de manière à ramener progressivement la température effective T4 du local à la température de consigne T1 en une durée prédéterminée. Egalement, lorsque l'élément échangeur frigorifique consiste en un radiateur traversé par un fluide frigorigène, cet élément comprend une vanne qui, pilotée par l'unité de commande, module le débit du fluide frigorigène qui traverse le dit radiateur de manière à ramener progressivement la température effective T4 du local à la température de consigne T1 en une durée predéterminée. Conforméent à une autre caractéristique de l'invention, pour restituer au local 1 le fluide gazeux issu du moyen de traitent thermique, on subdivise le flux principal 23 issu du dit dispositif en une pluralité de flux secondaires 24 que l'on organise au niveau de sensinlement toute la surface de la partie supérieure 25 du local de rr.anière à induire leur mélange à l'atmosphère du local principalement dans la dite partie superieure du local. A cet effet, le plafond 26 du local est constitué d'une paroi perforée 27 à travers laquelle le moyen de circulation forcée 8 pulse le fluide gazeux tel l'air issu du moyen de traitement 3. On a obtenu de bons résultats avec entre la surface totale des perforations et la surface totale du plafond, un rapport voisin de huit centièmes. Classiquement le fluide tel l'air issu de la gaine de restitution 7 est distribué dans un volume 28 aménagé entre le plafond perforé 27 et une paroi pleine 29 superposée. De préférence, la paroi perfcrée est de faible épaisseur de Lanière telle que les ajutages 30 ouverts dans cette dernière favorisent l'écoulement turbulent du fluide juste sur la paroi ce qui permet d'optimiser 1 'nornogênéisation du fluide traite avec celui constituant l'ate,osphère du local. Avantageusement, la paroi perforée sera constituée par juxtaposition et recouvrement partiel de lames de plafond suspendu perfores coure ci-dessus indiqué. Corne cela est représente sur le dessin, le local comporte au r,oins un poste de travail 31 au niveau duquel sont realisées les opérations que nécessite l'usage du ait local climatisé. Lorsque le local est de dimensions importantes, l'invention prévoit que pour extraire le fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du dit local, on localise la bouche de reprise de l'air sensiblement sous ce poste de travail. Cette disposition limite les déplacements d'air transversaux et renforce donc le régime stationnaire, le fluide gazeux enrobant le poste y maintenant la température de consigne. REVENDICATIONS 1. Procédé de régulation de la température de l'atmosphère d'un local climatisé tel un local de métrologie, lequel procédé fait appel à une installation qui comprend notamment - un moyen de traitement thermique (3) du fluide gazeux (4), tel l'air, qui constitue l'atmosphère (5) du local (1), - des gaines d'extraction (6) et de restitution au local (7) du dit fluide gazeux (4), - un moyen de circulation forcée (8) du fluide gazeux a travers le dispositif de traitement, notamment par les gaines précitées, - une unité de comr.--ande (9) des moyens précités qui reçoit d'une part ces consignes (1G, 11) fixant la température de consigne (T1) et le deare d'nygrométrie et d'autre part des informations (12, 13) en provenance de sondes de température et d'hygrométrie (14, 15) et qui placées dans le local renseignent l'unité (9) sur les valeurs effectives des paramètres contrôlés telles la température effective du local, ce procédé étant CARACTERISE en ce qu'au moins préalablement à l'utilisation du local (1) pour la réalisation de travaux nécessitant une terpèrature donnée, dite température de consigne (T1) et, ne tolérant les variations de cette température que dans des limites précises qui définissent d'ailleurs un écart (E) dit écart admissible notamment en étudiant les propriétés thermiques du local au moins à la te-pérature de consigne (T1) précitée :: - on estime la plus grande vitesse (V1) de variation de température possible dans le dit local dans les conditions d'utilisation mais en l'absence de toute climatisation puis au moins pendant les travaux, - on renouvelle le volume de fluide gazeux qui constitue 1 'atmosphère du local à une vitesse (V2) au moins égale à la vitesse (V1) de variation maximale de température et ce en respectant la te-pérature (T1) de consigne. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au oins pendant la ourlée des opérations qui nécessitent une température constante donnée à l'intérieur du local, pour effectuer toute correction de ceste te,verature, on commande le moyen de traitement therrriaue (3) de manière à ramener très progressivement la température effective (T4) du local au niveau de la température de consigne (T1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 pour la régulation de la température de l'atmosphère dtun local climatisé tel un local de métrologie comprenant au moins un poste de travail (31) comprenant au moins un instrument (19), utilisant généralement un fluide gazeux imprimé (18) caractérisé en ce que le compresseur fournissant l'air comprime est place à l'extérieur du local et au moins pendant la durée des travaux qui nécessitent une température constante à l'intérieur du dit local (1), avant son utilisation, on porte le fluide gazeux comprié (18) à une température donnée (T2) telle qu'à l'issue de sa détente dans le local climatisé au droit de chaque instrument oui le net en oeuvre, il ait une température (T3) au moins sensilern-ent égale à celle effective du fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local. h. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 3 caractérisé en ce que, pour restituer au local (1) le fluide gazeux issu du moyen de traitement thermique, on subdivise le flux principal (23) issu du dit dispositif en une pluralite de flux secondaires (2e) que l'on organise au niveau de sensiblensent toute la surface de la partie supérieure (25) du local de manière à induire leur mélange à l'atmosphère du local principalement dans la dite partie supérieure du local. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 4 caractérisé en ce que, lorsque le local est de dimensions importantes, pour extraire le fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du dit local, on localise la bouche de reprise de l'air sensiblement sous ce poste de travail. 6. Moyens pour la mise en oeuvre du procede selon liune quelconque des revendications 1 à 5 caractérisés en ce qu'ils comprennent : - au moins un moyen d'estimation (20) de la plus grande vitesse (V1) de variation de température possible dans le local à climatiser pendant son utilisation, - au moins un moyen de commande (38) du renouvellement de I'atmosphère du local à une vitesse (V2) au moins égale à la vitesse (V1) de variation de tenipérature c'est à dire de commande des moyens de traitement thermique (3) et de circulation forcée (8) adaptés à l'exigence précitée. 7. Moyens selon la revendication 6 caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un moyen de commande graduelle de l'action des éléments échangeurs (16) du dispositif de traitement (3) de manière à influer très progressivement sur la température effective de l'atmosphère du local, lorsqu'une correction de cette température doit etre apportee pour pallier une dérive en température par rapport à la consigne préétablie (T1). 8. Moyens selon la revendication 6 ou 7 caractérises en ce qu'ils comprennent au toi nus un moyen annexe de climatisation (21) du fluide gazeux comprime qui doit etre utilisé dans le local (1) c'est à dire un moyen (21) qui permet de porter ce fluide gazeux comprimé à une température (T2) donnée telle qu'à l'issue de sa détente dans le local au droit de chaque instrument qui le met en oeuvre, il ait une température (T3) au moins sensiblement égale à celle (T1) du fluide gazeux qui constitue l'atmosphère du local. 9. Moyens selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisés en ce que les éléments échangeurs (16) comportent chacun au moins un organe (22) de modulation de l'intensité des vecteurs frigorigènes et calorigènes qui les traversent et ce en fonction d'au moins une consigne (M) issue de l'unité de commande. 10. Installation caractérisée en ce qu'elle comprend les moyens selon l'une quelconque des revendications 6 à 9.