Brevet FR2659726A1 — publié le 19910920

GROUPE DE VENTILATION-CHAUFFAGE PERMETTANT D'OBTENIR DEUX DEBITS DE REFOULEMENT A TEMPERATURES DIFFERENTES La présente invention concerne un groupe de ventilation-chauffage comprenant un ventilateur à roue mobile avec un circuit d'aspiration, équipé d'une batterie de chauffage, et un circuit de refoulement. I1 concerne plus particulièrement un groupe de ce type capable d'alimenter au moins deux réseaux aérauliques distincts à des débits et des températures différents. Lorsqutil s'agit d'alimenter en air chaud deux pièces à des températures différentes et éventuellement avec des débits d'air différents, la solution actuelle consiste soit à installer deux groupes de ventilation-chauffage, soit à placer en aval du ventilateur dans une des conduites une batterie de chauffage complémentaire capable de modifier en conséquence la température. Le but que s'est fixé le demandeur est d'obtenir au moins deux débits de refoulement à températures différentes , et de préférence réglables, à partir d'un seul groupe de ventilation-chauffage et sans batterie de chauffage complémentaire en aval du ventilateur. Ce but est obtenu par le groupe de ventilation-chauffage de l'invention qui comprend de manière connue un circuit d'aspiration équipé d'une batterie de chauffage et un ventilateur comprenant une roue mobile et un circuit de refoulement. Selon l'invention de manière caractéristique, le circuit d'aspiration comporte un circuit principal passant par la batterie de chauffage et au moins un circuit secondaire débouchant dans l'orifice d'aspiration du ventilateur de manière asymétrique en sorte que le flux correspondant au circuit principal soit refoulé suivant un premier débit de refoulement et que le flux correspondant à chaque circuit secondaire soit refoulé suivant au moins un second débit de refoulement. Ainsi le demandeur a mis à profit un dysfonctionnement qu'il a constaté dans l'utilisation de groupes de ventilation-chauffage, notamment ayant un ventilateur à double circuit de refoulement, à savoir un écart de température anormal entre les flux d'air des deux circuits. Après expérimentation, le demandeur a constaté que cet écart est dû à une hétérogénéité de température dans le circuit d'aspiration et qu'il est possible de maîtriser cet écart. Ainsi pour obtenir un second débit de refoulement à une température et éventuellement à un débit qui diffèrent de ceux du débit de refoulement principal, il suffit d'introduire dans l'orifice d'aspiration du ventilateur - d'une manière qui ne soit pas symétrique par rapport audit orifice et provenant du circuit d'aspiration - une alimentation d'air ayant une température qui diffère de celle du circuit d'aspiration principal.Ce principe n'est pas limité à deux débits de refoulement ; il est possible en disposant judicieusement plus de deux alimentations au regard de l'orifice d'aspiration du ventilateur d'obtenir un nombre correspondant de débits de refoulement pouvant avoir chacun une température déterminée. De préférence le circuit de refoulement comporte autant de compartiments distincts qu'il y a de débits de refoulement à canaliser. Par exemple il comporte deux compartiments , l'un canalisant préférentiellement le premier débit de refoulement correspondant au flux réchauffé du circuit principal et l'autre canalisant préférentiellement le second débit de refoulement correspondant au flux d'un circuit secondaire. Cette disposition permet de matérialiser chacun des débits de refoulement et de les collecter plus facilement vers les zones à chauffer à des températures différentes. Selon un mode de réalisation , dans ce cas , le circuit de refoulement consiste en une canalisation unique comportant une ou plusieurs cloisons intérieures longitudinales , délimitant les compartiments et réglables en position en sorte de moduler la proportion respective des débits de refoulement. Le réglage en position de la ou des cloisons intérieures permet de faire varier le débit dans chaque compartiment ; ce réglage est avantageusement asservi aux paramètres conditionnant les débits de refoulement, à savoir le positionnement des alimentations principale et secondaire au regard de l'orifice d'aspiration du ventilateur et les débits correspondants. Selon le mode préféré de réalisation, le ventilateur est un ventilateur centrifuge à volute de section rectangulaire. La roue mobile est une roue à aubes dont l'orifice central fait office d'orifice d'aspiration du ventilateur. Dans ce cas la cloison longitudinale a une forme courbe qui suit approximativement le profil extérieur de la volute et son extrémité amont est située à proximité immédiate de la périphérie de la roue à aubes. Les débits de refoulement ont une direction globalement perpendiculaire à la direction d'alimentation. Dans le cas d'un ventilateur hélicoide, la roue mobile est une roue à pales dans une conduite cylindrique et dont les pales ont un profil en hélice , l'ensemble de la roue faisant office d'orifice d'aspiration du ventilateur. Afin de collecter les différents débits de refoulement selon la même direction que celle de l'alimentation il est nécessaire d'équiper le ventilateur d'un redresseur , en sortie de la roue mobile, apte à paralléliser les débits de refoulement qui , naturellement, auraient un mouvement hélicoïdal Avantageusement l'extrémité aval du circuit principal d'aspiration occupe tout l'orifice d'aspiration du ventilateur et chaque circuit secondaire débouche dans le circuit principal au niveau d'un déflecteur placé juste en amont dudit orifice et déviant le flux correspondant au circuit secondaire correspondant dans one zone déterminée de l'orifice d'aspiration. De préférence le déflecteur consiste en un registre à volet réglable. Grâce à cette disposition particulière , il est possible de mettre en oeuvre l'invention sur des groupes de ventilation-chauffage existant par une modification très simple du circuit principal d'aspiration. Le caractère réglable du déflecteur permet un asservissement des conditions voulues pour les différents débits de refoulement. Habituellement le circuit d'aspiration d'un groupe de ventilation-chauffage consiste en un caisson de section rectangulaire à 1 'intérieur duquel est montée la batterie de chauffage. Selon l'invention, la batterie est montée de manière à n'occuper qu'une partie de la section de passage du caisson, cette partie occupée correspondant au circuit principal tandis que la partie non occupée correspond au(x) circuit(s) secondaire(s). Selon un mode précis de réalisation , le groupe de ventilation-chauffage de l'invention comporte deux circuits secondaires débouchant dans l'orifice d'aspiration du ventilateur dans des zones périphériques diamétralement opposées. Par exemple dans le cas précité du caisson d'aspiration rectangulaire, la batterie occupe transversalement toute la partie centrale du caisson et les deux circuits secondaires correspondent aux deux parties latérales laissées inoccupées. On comprend que la présence de deux circuits d'aspiration secondaires n'emporte pas obligatoirement la présence de trois compartiments de refoulement. Il est possible d'utiliser l'un des circuits secondaires comme moyens de réglage des conditions de fonctionnement dans un compartiment de refoulement déterminé. Selon une variante, le groupe de ventilation-chauffage comporte une batterie de refroidissement montée dans au moins un circuit secondaire d'aspiration. Ceci permet d'accentuer les écarts de température entre les différents débits de refoulement. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va être faite du mode préféré de réalisation d'un groupe de ventilation-chauffage à ventilateur centrifuge à volute de section rectangulaire et à deux compartiments de refoulement, illustré par le dessin annexé dans lequel La figure 1 est une vue en coupe longitudinale du groupe selon un plan médian passant par l'axe de rotation du rotor, La figure 2 est une vue en coupe selon l'axe AA' de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe selon l'axe BB' de la figure 1. Le ventilateur centrifuge 1 comporte une roue 2, mue en rotation par le moteur 3. Cette roue 2 est creuse avec des aubes 4 périphériques curvilignes. Elle est montée à l'intérieur d'une chambre , la volute 5, de section rectangulaire (figure 1) et de forme latérale spiralée (figure 2). Une cloison 6 délimite , a partir de la roue 2, la volute 5 en deux compartiments distincts 7 et 8. Elle a une forme courbe , qui peut être sensiblement parallèle à la paroi 9 extérieure de la volute 5 ou légèrement divergente. Son extrémité 10 est située à proximité immédiate de la périphérie de la roue 2. Un caisson d'aspiration 12, de section rectangulaire centrée selon l'axe 11, est fixé perpendiculairement à la volute 5. Une batterie de chauffage électrique 13 est montée à l'intérieur du caisson 12 en deçà de l'extrémité aval 14 dudit caisson 12. La batterie de chauffage 13 occupe transversalement toute la partie centrale du caisson 12, les parties latérales supérieure 15 et inférieure 16 - de section rectangulaire délimitant deux circuits d'aspiration secondaires respectivement 17, 18 pour de l'air ne passant pas sur la batterie de chauffage 13. Dans l'intervalle entre la batterie 13 et l'extrémité aval 14 du caisson 12, des volets 19,20 prolongent respectivement les parties latérales 15,16. Les volets 19,20 sont montés pivotants sur des axes 21,22. Des moyens connus non représentés assurent le pivotement automatique de l'un et/ou de l'autre volet 19,20 selon un angle déterminé. Une conduite de raccordement 28 assure la liaison entre l'orifice 23 d'aspiration de la roue 2 et l'orifice 24 qui correspond à la section rectangulaire du circuit principal 25 dans lequel est montée la batterie 13. La conduite de raccordement 28 a une forme géométrique adaptée pour passer de la forme rectangulaire de l'orifice 24 de la canalisation principale 25 à la forme circulaire de l'orifice 23 de la roue 2. Un filtre 26 est placé transversalement dans le caisson 12 en amont de la batterie de chauffage 13. Le fonctionnement du groupe de ventilation-chauffage est le suivant. On a fait pivoter le volet inférieur 20 d'un angle tandis que le volet supérieur 19 est maintenu dans le prolongement de la partie supérieure de la batterie 13. Ainsi le circuit secondaire supérieur 17 est obturé. Seul le circuit secondaire inférieur 18 débouche dans le circuit principal 25. Lorsque la roue 2 du ventilateur 1 est en rotation entraînée par le moteur 3, il se produit une aspiration de l'air situé dans le caisson 12 et un refoulement de cet air dans la volute 5. Par exemple avec une vitesse de rotation de la roue 2 de 1450t/mn, le débit global de l'air refoulé dans la volute 5 est 3 de 2200m3/h. L'air aspiré dans le caisson 12 emprunte d'une part le circuit principal 25 et d'autre part le circuit secondaire inférieur 18. L'angle i , d'inclinaison du volet 20, permet de régler la répartition des débits entre le circuit principal 25 et le circuit secondaire 18, par exemple 1450m3/h pour le circuit principal 25 et 750m3/h pour le circuit secondaire. Le flux d'air aspiré dans le circuit secondaire inférieur 18 débouche dans l'orifice d'aspiration 23 de la roue 2 dans une zone périphérique localisée 27 (figure 2). L'extrémité 10 de la cloison 6 intérieure de la volute 5 est placée par rapport à la zone 27 de telle sorte que lors de la rotation de la roue 2 l'air correspondant à cette zone est déplacé préférentiellement vers l'extérieur de la volute 5 correspondant au compartiment 7 tandis que l'air ne correspondant pas à cette zone est déplacé préférentiellement vers l'intérieur de la volute 5 correspondant au compartiment 8.On a ainsi séparé dans les deux compartiments 7,8 de la volute 5 deux flux de refoulement ayant des débits différents et ayant des températures différentes ; la température de l'air refoulé dans le compartiment 8 est sensiblement celle du circuit principal, tandis que la température de l'air refoulé dans le compartiment 7 est sensiblement celle du circuit secondaire inférieur 18 ou intermédiaire entre celle du circuit principal et celle du circuit secondaire inférieur 18 et suivant la valeur de l'angle 54 Dans l'exemple chiffré précédent, avec une batterie électrique de chauffage de 34kw sous 1500 volts , on a obtenu un écart de température de l'ordre de 670 entre l'air refoulé dans les deux compartiments 7,8. L'ouverture du volet supérieur 19 a pour effet d'alimenter le circuit secondaire supérieur 17 en air non réchauffé, cet air pénétrant dans l'orifice d'aspiration 23 du ventilateur 1 dans une zone 29 diamétralement opposée à la zone 27. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus et illustré à la figure 2, l'air aspiré dans cette zone 29 est déplacé avec l'air réchauffé provenant du circuit principal 25 dans le compartiment intérieur 8. Le volet supérieur 19 permet donc de réguler la température de l'air refoulé dans ce compartiment 8. Il aurait été possible de canaliser l'air refoulé provenant du circuit secondaire supérieur 17 dans un troisième compartiment adéquat. Par ailleurs il est possible de placer dans le ou les circuits secondaires des batteries froides assurant le refroidissement de l'air d'aspiration passant par ces circuits. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation préféré qui a été décrit à titre d'exemple non exhaustif, mais met en oeuvre toutes les variantes. Elle est appliquable à l'alimentation de deux réseaux aérauliques distincts, en particulier au conditionnement d'air ferroviaire pour des voitures à deux niveaux pour lesquelles les besoins en air conditionné sont différents, l'air chaud ayant une tendance naturelle à monter vers le niveau supérieur. On comprend que , sans sortir du cadre de l'invention, l'installation peut comporter des moyens automatiques de régulation commandant en fonction des températures ambiantes, les différents paramètres de fonctionnement : angle d'ouverture des volets des circuits secondaires, puissance de chauffe, vitesse de la roue. REVENDICATIONS 1. Groupe de ventilation-chauffage comprenant un circuit d'aspiration équipé d'une batterie de chauffage (13) et un ventilateur (1) comprenant une roue mobile (2) et un circuit de refoulement, caractérisé en ce que le circuit d'aspiration comporte un circuit principal (25) passant par la batterie de chauffage (13) et au moins un circuit secondaire (17,18) débouchant dans l'orifice d'aspiration (23) du ventilateur (1) de manière asymétrique en sorte que le flux réchauffé correspondant au circuit principal (25) soit refoulé suivant un premier débit de refoulement et que le flux correspondant à au moins un circuit secondaire (18) soit refoulé suivant au moins un second débit de refoulement. 2. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de refoulement comporte autant de compartiments distincts qu'il y a de débits de refoulement à canaliser. 3. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit de refoulement consiste en une canalisation unique (5) comportant au moins une cloison intérieure (6) longitudinale délimitant les compartiments (7,8). 4. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 3 caractérisé en ce que chaque cloison intérieure (6) est réglable en position en sorte de moduler la proportion des débits de refoulement. 5. Groupe de ventilation-chauffage selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le ventilateur est un ventilateur centrifuge (1) à volute (5) de section rectangulaire. 6. Groupe de ventilation-chauffage selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le ventilateur est un ventilateur hélicoide muni d'un redresseur. 7. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque circuit secondaire (17,18) débouche dans le circuit principal (25) , dont l'extrémité aval occupe tout l'orifice d'aspiration (23) du ventilateur (1) , au niveau d'un déflecteur (19,20) placé juste en amont dudit orifice (23) et déviant le flux correspondant au circuit secondaire (17,18) dans une zone déterminée (27,29) de l'orifice d'aspiration (23). 8. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 7 caractérisé en ce que le déflecteur consiste en un registre à volet réglable. 9. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce que , le circuit d'aspiration consistant en un caisson (12) de section rectangulaire, la batterie de chauffage (13) est montée à l'intérieur du caisson (12) de manière à n'occuper qu'une partie de la section de passage correspondant au circuit principal (25) , la section du caisson non occupée par la batterie correspondant aux circuits secondaires (17,18). 10. Groupe de ventilation-chauffage selon l'une des revendications 1 ou 9 caractérisé en ce qu'il comporte deux circuits secondaires (17,18) débouchant dans l'orifice d'aspiration (23) du ventilateur dans des zones périphériques (27,29) et diamétralement opposées. 11. Groupe de ventilation-chauffage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une batterie de refroidissement montée dans au moins un circuit secondaire.