Brevet FR2783307A1 — publié le 20000317

La présente invention concerne un système de ventilation d'un bâtiment d'élevage, par exemple d'un poulailler. Elle concerne également un bâtiment d'élevage équipé d'un tel système. L'objet de l'invention est particulièrement (mais non exclusivement) adapté pour équiper un bâtiment d'élevage dans lequel la ventilation se fait de manière dynami- que, transversalement entre les deux faces opposées du bâtiment. Un bâtiment de ce genre est décrit par exemple dans le document US- A- 3 352 222 (Fig. 2). Ce type de bâtiment a un contour rectangulaire, dont les grands côtés, correspondant aux façades, ont une dimension très sensiblement supérieure à celle des petits côtés, correspondant aux pignons. A titre indicatif, s'agissant d'un poulailler, la longueur est de l'ordre de 80 à 100 m, et la largeur de l'ordre de 15 m par exemple. L'entrée de l'air frais dans le bâtiment se fait à travers des trappes obturables, normale- ment ouvertes, telles que des volets articulés situés en partie haute de l'une des façades. L'air est aspiré à l'intérieur du bâtiment au moyen d'une batterie d'extracteurs mécaniques disposés, et régulièrement répartis, dans la façade opposée; ils assurent l'évacuation de l'air vicié à travers cette dernière, hors du bâtiment. Les extracteurs sont usuellement des ventilateurs ou des turbines à commande électrique. Une centrale de régulation contrôle le débit d'air mis en oeuvre par les extracteurs et le degré d'ouverture des trappes, ceci en fonction de différents paramètres tels que, notamment, l'espèce et l'âge des animaux, et les conditions climatiques, en particulier la température et le taux d'hygrométrie à l'intérieur du bâtiment, voire la température extérieure. Dans un système connu, on utilise une batterie d'extracteurs, en l'occurrence de ventilateurs, possédant une valeur de débit nominale bien déterminée, par exemple de 40000 m3/h. Cependant, chaque ventilateur est alimenté par l'intermédiaire d'un transformateur, susceptible de fournir sélectivement trois tensions différentes: une tension élevée (normale) pour laquelle on obtient le débit nominal de 40000 m3/h, une tension moyenne, correspondant par exemple à un débit de 27000 m3/h, et une tension basse, correspondant par exemple à un débit de 15000 m3/h. En effet, la vitesse de rotation du ventilateur et, corrélativement, son débit, sont directement fonctions de la tension d'alimentation. En jouant sur l'alimentation des différents ventilateurs, la centrale de régulation peut donc gérer des combinaisons de débits qui correspondent à des plages de débit global de valeurs différentes. Ainsi, par exemple, on obtient un débit de 15000 m3/h au moyen d'un seul ventilateur à tension basse fonctionnant à vitesse nominale (tous les autres étant arrêtés), un débit de 27000 m3/h au moyen d'un ventila- teur à tension moyenne, un débit de 30000 m3/h au moyen de deux ventilateurs à tension basse et un débit de 40000 m3/h à l'aide d'un ventilateur à tension normale. Cette variation du débit par paliers n'est pas très satisfaisante, car elle implique de fonctionner en mode cyclique. Ainsi, pour obtenir un débit de 5000 m3/h, il est nécessaire de mettre en route un ventilateur à tension basse, pendant un tiers du temps. Dans une autre solution connue, on utilise une batterie de ventilateurs composée de ventilateurs fonctionnant en "tout ou rien", mais n'ayant pas tous le même débit nominal. Il y a par exemple trois catégories de ventilateurs développant des débits respectifs de 8500 m3/h, 13000 m3/h et 40000 m3/h. Comme dans la solution précédente, il est possible d'obtenir des plages de débit global différentes en jouant sur les combinaisons de ventilateurs mis en oeuvre, la variation du débit se faisant également selon une courbe" en escalier". Ce système n'est pas plus précis que le précédent. De plus, pendant les phases d'arrêt, il est nécessaire de refermer au moins partiellement les trappes d'entrée d'air. Celles-ci sont donc soumises à des manipulations fréquentes et répétitives qui en affectent la longévité et sont causes de pannes. Cependant, pour augmenter la précision, il a été prévu de faire fonctionner une partie des ventilateurs de façon cyclique, c'est à dire avec des périodes d'arrêt, tandis que les autres ventilateurs, de débit réduit, fonctionnent de manière permanente. Un tel système, qui est décrit par exemple dans le document FR-A-2748091, est relativement coûteux, et sa mise en oeuvre est délicate. Enfin, certaines tentatives ont été réalisées pour équiper la batterie de ventilateurs, en tout ou partie, de ventilateurs fonctionnant non plus en" tout ou rien ", mais de manière progressive, grâce à l'incorporation d'un variateur de vitesse - et, corrélativement de débit - dans leur circuit de commande. Un tel système est relativement coûteux, et requiert une programmation très sophistiquée; sa mise en oeuvre est délicate. La présente invention vise à résoudre ces difficultés en proposant un système de ventilation du genre sus-mentionné qui soit simple, aussi bien dans sa conception que dans sa réalisation, tout en étant fiable et précis, et facile à mettre en oeuvre. Le système de ventilation pour bâtiment d'élevage qui fait l'objet de la présente invention comporte une batterie d'extracteurs mécaniques, tels que des turbines et/ou des ventilateurs. Les objectifs rappelés ci-dessus sont atteints, grâce au fait que ce système comprend: - au moins un extracteur, dit à fort débit, qui fonctionne en "tout ou rien" et possède un débit déterminé D; - un ensemble d'extracteurs, dits à faible débit d qui fonctionnent également en" tout ou rien", dont le débit est égal, ou approximativement égal, à D/n, et dont le nombre est au moins égal à n-, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 5; - un extracteur, dit auxiliaire, dont le débit est variable de manière continue entre 0 et D/n; - une centrale de contrôle apte à commander sélectivement, en temps réel, la mise en route d'une combinaison donnée d'extracteurs à fort et à faible débit, et d'ajuster la valeur de débit de l'extracteur auxiliaire, en fonction de certaines conditions climatiques, notamment de température et d'hygrométrie régnant à l'intérieur du bâtiment. Du fait qu'il comporte un seul extracteur à mode progressif (les autres étant du mode" tout ou rien "), un tel système est peu coûteux et d'une mise en oeuvre facile; néanmoins, comme on le verra dans la suite de la présente description, il couvre de manière progressive, et donc précise, toute la plage de débits entre la valeur zéro et la valeur maximale susceptible d'être développée par l'ensemble de la batterie. Dans un mode de réalisation préféré, ce système comprend plusieurs extracteurs à fort débit identiques, auxquels sont associés n-1 extracteurs à faible débit et un extracteur auxiliaire. Avantageusement, n est égal à 3, et D a une valeur de l'ordre de 40000 m3/h. La présente invention a aussi pour objet un bâtiment d'élevage, notamment un poulailler, qui est équipé d'un système de ventilation tel qu'indiqué ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un bâtiment d'élevage équipé d'un système de ventilation conforme à l'invention, le plan de coupe (vertical) étant référencé 1-I sur la figure 2; - la figure 2 est une vue de dessus, coupée par un plan transversal, du bâtiment de la figure 1 (à plus petite échelle); - la figure 3 est un schéma-bloc illustrant le fonctionnement du système; - la figure 4 est un graphique qui représente, à titre d'exemple, une configuration de régulation de débit au cours du temps. Le bâtiment d'élevage illustré sur les figures 1 et 2 comprend, de manière bien connue, deux façades verticales 1, 2, une paire de pignons verticaux 100, et une toiture 3 en forme de dièdre. L'entrée d'air dans le bâtiment se fait par la façade 1, à travers des trappes obturables sous forme de volets pivotants 10, articulés à leur base, et dont le degré d'ouverture est variable. Une jupe verticale 11 limite les courants d'air et l'entrée de la pluie à ce niveau. La façade opposée 2 est pourvue d'un certain nombre d'extracteurs mécaniques. Il s'agit par exemple de ventilateurs à hélice rotative entraînée par un moteur électrique, dont l'un seulement, référencé 4, est visible sur la figure 1. Conformément à l'invention, il est prévu trois catégories de ventilateurs ayant des caractéristiques différentes; ils sont visibles sur la figure 2. Les ventilateurs 4 sont au nombre de quatre; ils sont identiques, et développent chacun un débit D important, par exemple de 40000 m3/h. Ils fonctionnent en tout ou rien, fournissant le débit D lorsqu'ils sont en marche, et un débit nul lorsqu'ils sont arrêtés. Les ventilateurs 5, au nombre de deux, sont également identiques. Ils fonctionnent également en tout ou rien. Leur débit individuel est un sous-multiple, ou approximativement un sous-multiple, de D, soit D/n. n est un nombre entier au moins égal à 2, mais inférieur ou égal à 5, pour éviter que leur nombre soit trop élevé. En effet, selon une caractéristique essentielle de l'invention, leur nombre est n-1. Dans l'exemple illustré, on a donc n=3, et leur débit est égal à environ D/3; il est par exemple de 13000 m3/h. Le ventilateur 6 est unique. Son débit maximal est le même que celui des ventilateurs 5, soit D/3, par exemple 13000 m3/h. Il est à vitesse variable, donc à débit variable; son débit peut être ajusté de façon continue entre 0 et 13000 m3/h, grâce à un variateur de vitesse, éventuellement incorporé à son moteur électrique. Comme le montre la figure 2, la batterie de ventilateurs est régulièrement répartie, avec alternance des différents types qui la composent, le long de la façade 2 du bâtiment. De préférence, le ventilateur à mode progressif 6 est positionné au centre de la façade. Cette répartition permet de rendre relativement homogène la circulation de l'air à l'intérieur du bâtiment, quelle que soit la combinaison de ventilateurs mise en oeuvre. Le flux d'air de ventilation est symbolisé par des flèches sur les figures 1 et 2, l'air entrant y étant désigné F. et l'air sortant G. Sur le schéma de la figure 2, on a supposé que tous les ventilateurs sont effectivement en service. Sur la figure 3, on a désigné par la référence 7 la centrale de régulation du système; il s'agit de moyens électroniques à programmation dans lesquels ont été stockées diverses données P relatives à l'élevage concerné: espèce et âge des animaux, notamment. Le bâtiment est équipé d'un certain nombre de capteurs climatiques, tels que des capteurs de température intérieure 8i, et extérieure 8e, ainsi qu'un capteur 9 mesurant le degré hygrométrique intérieur. Des informations correspondantes sont fournies en permanence à l'unité centrale 7. Conformément à un programme déterminé, en fonction de ces différents paramètres, la centrale 7 va réguler en temps réel la ventilation du bâtiment en pilotant la batterie de ventilateurs 4, 5, 6, ainsi que l'ouverture des trappes ; en effet, la section d'entrée d'air doit être adaptée en permanence au débit d'extra- ction développé par les ventilateurs. La centrale contrôle le variateur 60 qui détermine le débit du ventilateur progressif 6, et la mise en marche ou l'arrêt de chacun des ventila- teurs 5, 6. Le graphique de la figure 4 permet de comprendre comment s'opère cette régulation. Sur ce graphique, la courbe C représente la valeur du débit global qui est demandée par la centrale à la batterie de ventilateurs en fonction du temps; grâce à l'invention, cette valeur est effectivement atteinte en permanence, par mise en service à chaque instant d'une combinaison judicieuse de ventilateurs, et ajustement approprié du ventilateur progressif 6, lequel fonctionne en principe en permanence. Sur le graphique, on a porté en abscisse les instants ti (i= chiffre allant de 1 à 10) auxquels s'opère une modification de configuration de la combinaison sélection- née. L'échelle des ordonnées a pour unité la valeur de débit D d'un ventilateur 4. L'aire en dessous de la courbe a été subdivisée en rectangles qui symbolisent les catégories de ventilateurs en service. Un rectangle hachuré, dont la hauteur a pour valeur une unité D, correspond à un ventilateur 4; Un rectangle à surface pointillée, dont la hauteur a pour valeur D/n (en l'occurrence D/3), représente un ventilateur 5. Enfin, une surface doublement hachurée, de hauteur variable, figure le ventilateur 6, constamment en service, mais avec un débit variable. Ainsi, si l'on considère la période de temps comprise entre 0 et tl, dans laquelle le débit est compris entre 2D et 2D+D/3, il y a en service deux ventilateurs à fort débit de type 4 et le ventilateur progressif 6, dont le débit varie continûment pour s'adapter à la courbe C, c'est à dire aux besoins de ventilation évolutifs au cours de cette période. Au temps t 1 et jusqu'à t2 -, le débit d'air requis descend en dessous de 2D; il demeure toutefois supérieur à 5D/3. Par conséquent, à l'instant t1, la centrale 7 com- mande l'arrêt de l'un des ventilateurs 4 et la mise en service des deux ventilateurs 5; au total, ils fournissent un débit de D + 2x D/3 = 5D/3. L'appoint (de valeur évolutive) est réalisé par le ventilateur 6. A la simple observation de la figure 4, on comprendra qu'il est ainsi possible de fournir à tout moment un débit de valeur quelconque, compris entre zéro et le débit maximal de la batterie, soit 5D (l'ensemble des veritilateurs 4, 5 étant alors en service, et le ventilateur 6 étant à plein régime). De préférence, pour chaque combinaison mise en oeuvre, la centrale sélectionne les différents ventilateurs pour répartir l'extraction de la manière la plus homogène possible sur la longueur du bâtiment, en évitant en particulier que l'une des deux extrémités (au voisinage d'un pignon 100) ne soit insuffisamment ventilée; ceci explique, du reste, le positionnement en zone centrale du ventilateur 6, constamment en service. On notera par ailleurs que, du fait que l'un des ventilateurs au moins est constamment en service, les trappes 10 ne sont jamais complètement refermées, ce qui résoud le problème d'usure prématurée dû aux ouvertures/fermetures répétitives, souvent rencontré avec les systèmes à fonctionnement cyclique. Le nombre de ventilateurs composant la batterie est adapté bien sûr à l'espèce d'animaux et aux dimensions du bâtiment. C'est ainsi qu'un poulailler ayant une surface au sol de 1200 m2 (dimensions 15 x 80 m) requiert un débit d'air horaire pouvant atteindre 275000 m3 Il sera souhaitable alors de prévoir non pas quatre, mais six ventilateurs 4 à 40000 m3/h, en plus des deux ventilateurs 5 à 13000 m3/h et du ventilateur progressif 6 évoluant entre 0 et 13000 m3/h. REVENDICATIONS 1. Système de ventilation pour bâtiment d'élevage, qui comporte une batterie d'extracteurs mécaniques, tels que des turbines et/ou des ventilateurs, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins un extracteur (4), dit à fort débit, qui fonctionne en "tout ou rien" et possède un débit déterminé D - un ensemble d'extracteurs (5), dits à faible débit d, qui fonctionnent également en" tout ou rien", dont le débit est égal, ou approximativement égal, àD/n, et dont le nombre est au moins égal à n-1, n étant un nombre entier supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 5; un extracteur (6), dit auxiliaire, dont le débit est variable de manière continue entre 0 et D/n; - une centrale de contrôle (7) apte à commander sélectivement, en temps réel, la mise en route d'une combinaison donnée d'extracteurs (4; 5) à fort et à faible débit, et d'ajuster la valeur de débit de l'extracteur auxiliaire (6), en fonction de certaines conditions climatiques, notamment de température et d'hygrométrie régnant à l'intérieur du bâtiment. 2. Système de ventilation selon la revendication 1, qui comprend plusieurs extracteurs à fort débit (4) identiques, auxquels sont associés n- 1 extracteurs (5) à faible débit et un extracteur auxiliaire (6). 3. Système de ventilation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel n est égal à 3. 4. Système de ventilation selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel D a une valeur de l'ordre de 40000 m3/h. 5. Bâtiment d'élevage, notamment poulailler, qui est équipé d'un système de ventilation conforme à l'une des revendications précédentes.