Brevet FR2701758A1 — publié le 19940826

L'invention est relative à un procédé de climatisation à déplacement d'air dans un volume tel que notamment un local, une pièce, un appartement, un bureau, une salle ou autre similaire et une installation pour la mise en oeuvre du dit procédé. Elle trouvera son application dans tous les secteurs de l'activité économique dans lesquels l'on désire climatiser un volume ainsi que dans celui de la fabrication de tels dispositifs. Il est connu la réalisation d'installations de conditionnement de l'air dans lesquelles l'air conditionné est fourni par l'intermédiaire d'une station centrale puis distribué dans les locaux à conditionner par l'intermédiaire de gaines de soufflage et de diffuseurs desquels sort de l'air soufflé. Dans de telles réalisations, chaque pièce à conditionner comporte un ou plusieurs diffuseurs qui, constituent une bouche de sortie insufflant de l'air dans le local à des vitesses de plusieurs mètres/par seconde. De tels dispositifs créent en outre un brassage de l'air dans la pièce, qui peut être néfaste à l'utilisateur car il y a une mise en mouvement des poussières dans la totalité du volume de la pièce. En outre, on génère un flux selon certains chemins préférentiels de circulation du dit air ce qui a pour conséquence de créer des sensations d'inconfort pour l'utilisateur qui est soit soumis à un courant d'air frais, soit soumis à un courant d'air chaud selon les besoins de la climatisation. On connaît également des dispositifs autonomes de conditionnement d'air qui sont utilisés lorsqu'il n'y a qu'un local de faible volume à climatiser ce qui est par exemple le cas de salles qui contiennent des ordinateurs ou d'autres dispositifs qui génèrent un dégagement de chaleur au cours de leur utilisation. Dans ce cas, le dispositif autonome est constitué d'une centrale de traitement de l'air, présentant un échangeur de chaleur, à travers lequel on force la circulation de l'air à traiter au moyen de turbines de soufflage délivrant en sortie un flux d'air à traiter atteignant une vitesse également de plusieurs mètres/seconde. En pratique, de tels dispositifs présentent les mêmes inconvénients que ceux inhérents au système centralisé à savoir une action polluante par brassage de l'air dans la totalité du volume du local et une sensation d'inconfort. Il est également connu, de disposer des diffuseurs à air soufflé dans les parties hautes des pièces ou des locaux dont on désire assurer la climatisation. Toutefois, en pratique, de tels dispositifs n'apportent pas satisfaction puisqu'ils reposent sur un système à induction qui nécessite un mélange de l'air froid et chaud ce qui a pour conséquence de procurer un brassage d'air générant un écart thermique élevé par exemple compris entre 5 à 10 C. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de climatisation, d'air dans un volume et une installation pour sa mise en oeuvre qui permette de pallier ces inconvénients et qui présentent notamment, une action dépolluante, améliorent le confort des individus présents dans l'ambiance d'air conditionné tout en ne générant pas un écart d'amplitude thermique élevé entre l'air insufflé et la température de la pièce. Un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de climatisation qui génère un flux d'air non plus à vitesse élevée mais au contraire à basse vitesse. Un autre but du procédé conforme à l'invention réside dans le fait qu'il est simple à mettre en oeuvre et qu'il permet d'obtenir une régulation de la climatisation efficace quelle que soit la nature et/ou le type de volume à conditionner. Un autre but de la présente invention est de proposer une installation qui peut être placée dans la partie haute du volume du local. Un autre but de l'installation de climatisation conforme à l'invention réside dans le fait qu'elle est facilement intégrable dans l'environnement de la pièce tout en fonctionnant de manière silencieuse. Un autre but de l'installation conforme à l'invention réside dans le fait qu'elle peut être fabriquée en série à partir de moyens robustes pour un faible coût de fabrication. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n' a pas pour but de la limiter. Selon l'invention, le procédé de climatisation à déplacement d'air d'un volume, tel que notamment un local, une pièce, un appartement, un bureau, une salle ou autre similaire dans lequel on émet à basse vitesse un flux d'air, est caractérisé par le fait que l'on introduit un flux d'air à faible vitesse, dans la partie haute du dit volume, de manière à diffuser le dit flux d'air selon un déplacement correspondant au gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion jusqu'à une zone d'évacuation du dit air dans le volume, et que l'on prévoit une évacuation du dit air du dit volume. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé de climatisation à déplacement d'air d'un volume qui comprend des moyens pour émettre à basse vitesse un flux d'air. Il est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour introduire un flux d'air à faible vitesse dans la partie haute du volume, de manière à diffuser le dit flux selon un déplacement correspondant au gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion jusqu'à une zone d'évacuation du dit air dans le dit volume, et en ce qu'il comprend des moyens pour évacuer le dit air dut dit volume. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe qui en font partie intégrante. La figure 1 est une vue schématique qui illustre le déplacement d'un flux d'air émis par un dispositif de climatisation conforme à l'invention. La figure 2 est une vue schématique qui illustre un dispositif de climatisation conforme à l'invention en position montée. La figure 3 est une vue schématique qui illustre un dispositif de climatisation conforme à l'invention en position éclatée. La figure 4 est une vue schématique en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3. L'invention vise un procédé de climatisation en déplacement d d'air dans un volume tel que notamment un local, une pièce, un appartement, un bureau, une salle ou autre similaire et une installation pour la mise en oeuvre du dit procédé. Afin de maintenir à l'intérieur d'un local une température constante, quelle que soit la température extérieure, de plus en plus, on a recours à des dispositifs de climatisation. Ainsi, pendant l'été, de tels dispositifs refroidissent l'air ambiant régnant dans le local par un apport de frigories et, à l'inverse pendant les périodes d'hiver, il envoie de l'air, préalablement chauffé, dans la pièce pour maintenir une température de consigne. Il est également connu d'avoir recours à des dispositifs autonomes de conditionnement d'air pour notamment climatiser des locaux qui comportent des dispositifs qui libèrent de la chaleur au cours de leur fonctionnement ce qui est par exemple le cas des ordinateurs. Cependant, contrairement aux systèmes autonomes connus à air traité soufflé à des vitesses pouvant atteindre plusieurs mètres/seconde et qui provoque des turbulences et par suite un brassage de l'air du local, l'installation de la présente invention permet de diffuser dans le local de l'air traité à basse vitesse. Ainsi, l'installation de la présente invention n' engendre aucune turbulence ni brassage d'air et, au contraire, comme il est plus particulièrement illustré à la figure 2, elle va générer un déplacement des couches d'air et provoquer une stratification de celles-ci de manière à créer une climatisation efficace du volume. En particulier, dans le cas d'utilisation de l'installation de climatisation conforme à l'invention, pour notamment refroidir l'atmosphère d'un local 1, l'air froid, qui va être diffusé dans la partie haute du local, va provoquer une descente de cet air vers le bas du local où se trouve de l'air plus chaud comme illustré par la flèche F1 de la figure 1. En outre, on remarquera l'action dépolluante de ce mouvement puisque cela permet d'entraîner les poussières ou les fumées ou autres vers le haut du local. Ce déplacement du flux d'air s'effectue selon un gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion la jusqu'à une zone d'évacuation lb du dit air dans le local. Ce gradient thermique résulte notamment de l'amplitude thermique qui règne entre la température tz à l'intérieur du local 1 et la température t1 inférieure à t2 du flux d'air introduit. C'est ainsi que l'air froid va descendre en cascade depuis la zone d'émission la vers le bas du local porté à la température t2 et où se trouve de l'air plus chaud. Puis, cet air se diffuse dans le local 1 et, au voisinage d'une source de chaleur, par exemple un ordinateur en fonctionnement, il va remonter vers le haut du local au voisinage de la zone d'évacuation lb prévue dans le local. De même, lorsqu'il s'agira de diffuser de l'air chaud, la basse vitesse mise en oeuvre évitera d'accentuer les phénomènes d'ascension de l'air chaud. En se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3, on voit une installation conforme à l'invention qui comprend un groupe 2 de transfert et de diffusion d'énergie présentant au moins un échangeur de chaleur, non représenté, à travers lequel l'air à traiter va être selon le cas refroidi ou réchauffé. En outre, cette installation comporte également des moyens 3 pour diffuser à faible vitesse l'air traité dans le local à conditionner qui permettent en outre une circulation du dit air à traiter. En ce qui concerne l'admission de l'air, en fonction des cas, le dispositif de la présente invention pourra, soit être alimenté à partir de l'air ambiant du local, soit être alimenté à partir d'air extérieur au local, soit à partir d'une combinaison des deux à l'aide d'un dispositif de répartition réglable. Par ailleurs, les moyens de transfert 2 et de diffusion 3 pourront être, par exemple selon le modèle, extérieur au local et, dans ce cas, ils seront réunis par l'intermédiaire d'une canalisation à un échangeur de chaleur. L'installation de l'invention comporte également une enceinte 4 constituée par un corps 6, apte d'une part à être placée dans la partie haute du local et d'autre part perméable sur au moins une zone 5 de sa surface. Sur la figure 1, la veine d'air admise est simulée par la flèche F2 tandis que la flèche F3 simule la traversée de l'air au niveau de la zone perméable 5 de l'enceinte 4. Selon une caractéristique de la présente invention, la zone 5 de surface perméable de l'enceinte 4 et les débits moyens de ventilation coopèrent ensemble pour aboutir à une diffusion de l'air traité dans le dit local 1 selon une vitesse faible de l'ordre de 1 m à 0,2 m/sec. Par exemple, on choisira une basse vitesse de l'ordre de 0,3 à 0,5 m/sec et dans ce cas on ne constate aucun remous d'air dont les inconvénients ont été rappelés ci-dessus. Le corps 6 de l'enceinte 4 se présente sous la forme d'un carter 7 en tôle dans lequel sont pratiquées des ouvertures 8 permettant le branchement des gaines de ventilation. Cette enceinte 4 présente également une partie, constituée par une tôle perforée 9, qui s'étend sur une partie de sa surface ou d'une enveloppe grillagée présentant une large surface de diffusion. Cette surface, en fonction des débits des moyens de ventilation, définira donc la vitesse de diffusion de l'air dans le local par un calcul à la portée de l'homme du métier. En outre, en fonction des besoins et/ou des applications, et du type de dispositif, cette surface de diffusion sera réglable, par exemple, en obturant partiellement la zone perméable de l'enceinte 4. Dans une forme de réalisation, cette tôle perforée 9 peut être amovible et, elle est fixée sur le corps 6 de l'enceinte 4 par l'intermédiaire de moyens de fixation facilement déverrouillables tels que par exemple par des vis ou des loqueteaux à levier ou tout autre système adapté. Un panneau 10, réalisé en fibres synthétiques, est également prévu à l'intérieur du diffuseur contre la tôle perforée 9 de manière à accroître les pertes de charge du flux d'air et ainsi d'abaisser la vitesse de soufflage du dit air et de retenir les poussières. Pour ce qui est de la structure de la tôle perforée 9 ou de la grille, on utilisera les techniques tout à fait connues de l'homme du métier en matière de traitement d'air c'est-à-dire que celle-ci sera prévue pour être parcourue par un fluide caloporteur permettant de délivrer des calories ou des frigories à l'air qui la traverse. En outre, pour répartir la circulation de l'air à-travers la dite tôle perforée 9, au moins un déflecteur 11 constitué par un cône de répartition qui se présente sous la forme d'une pièce en fibre textile peut être prévu. Bien entendu, un tel déflecteur peut également être constitué par d'autres moyens qui définissent, en fonction des besoins, une zone de répartition du flux d'air et de la circulation de l'air traité. Il faut également noter la forme externe du diffuseur de l'installation conforme à l'invention et telle qu'elle permet d'assurer une diffusion d'air en évitant que celui-ci ne soit soufflé vers le haut et, en outre, la tôle perforée 9 présente des lobes de diffusion sélectifs du dit air afin d'assurer un déplacement sélectif et dirigé de celui-ci vers le bas du local 1 tel qu'il est plus particulièrement illustré à la figure 1. L'invention a également pour objet un procédé de climatisation à déplacement d'air dans un volume dans lequel on émet à basse vitesse un flux d'air. Selon l'invention, on introduit le flux d'air à basse vitesse dans la partie haute du volume, de manière à diffuser le dit flux selon un déplacement correspondant au gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion jusqu'à une zone d'évacuation du dit air à l'intérieur du dit volume 1. On prévoit également une évacuation du dit air de l'intérieur du volume. En outre, on prévoit une augmentation de perte de charge du flux d'air émis en vue de limiter sa vitesse d'émission et afin d'accroître les capacités d'utilisation du dispositif et ses performances. Bien entendu, en fonction des besoins, l'on régule la diffusion du flux d'air selon le gradient thermique qui règne à l'intérieur du volume à climatiser. Naturellement, d'autres mises en oeuvre de la présente invention à la portée de l'homme de l'art auraient pu être envisagées sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, on pourra associer le dispositif de conditionnement d'air de la présente invention à tout système de régulation connu permettant la mise en marche et l'arrêt automatique du dispositif en fonction de consignes de référence de températures par exemple. REVENDICATIONS 1. Procédé de climatisation par déplacement d'air d'un volume, tel que notamment un local une pièce, un appartement, un bureau, une salle ou autre similaire dans lequel on émet à basse vitesse un flux d'air, caractérisé en ce que l'on introduit le flux d'air à basse vitesse, dans la partie haute du volume, de manière à diffuser le dit flux selon un déplacement correspondant au gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion jusqu'à une zone d'évacuation du dit air dans le dit volume, et en ce que l'on prévoit une évacuation du dit air du dit volume. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on canalise l'émission du dit flux d'air. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prévoit une augmentation de perte de charge du flux d'air émis en vue de limiter sa vitesse d'émission. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on régule la diffusion du flux d'air en fonction du gradient thermique du volume. 5. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 dans un volume tel qu'un local (1), une pièce, un appartement, un bureau, une salle ou autre similaire qui comporte des moyens pour émettre à basse vitesse un flux d'air, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour introduire un flux d'air, à basse vitesse, dans la partie haute du volume, de manière à diffuser le dit flux selon un déplacement correspondant au gradient thermique qui s'étend depuis une zone de diffusion jusqu'à une zone d'évacuation du dit air dans le dit volume, et en ce qu'il comprend des moyens pour évacuer le dit air du dit local. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens (3) sont constitués par un dispositif de diffusion d'air (4) disposé dans la partie haute du volume et perméable sur au moins une zone (5) de sa surface afin de générer un flux d'air émis à basse vitesse. 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'il comporte un panneau de transfert (10) pour assurer une perte de charge du flux d'air à diffuser. 8. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'il comporte une tôle perforée (9) externe s'étendant sur au moins une partie de la surface (5) de l'enceinte (4) qui présente des orifices régulièrement espacés pour assurer une diffusion directionnelle du flux d'air. 9. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'il comporte un cône (11) de répartition pour assurer une diffusion homogène du flux d'air. 10. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la tôle (9) perforée est amovible et apte à être assujettie sur le corps (6) du dispositif par des moyens de fixation.