Brevet FR2785763A1 — publié le 20000512

DISPOSITIF DE STABILISATION POUR ARMOIRE OU COFFRET EIZC-M--QU-E OU L'invention est relative à un dispositif de stabilisation thennique pour armoire ou coffret électrique ou électronique, ainsi qu'à une armoire ou un coffret électrique équipé d'un tel dispositif L'invention est particulièrement utile dans son application à des armoires électriques ou des coffrets électriques placés à l'extérieur des bâtiments et exposés aux intempéries climatiques et au rayonnement solaire. De manière connue, les armoires électriques ou coffrets électriques contiennent des équipements électriques dont réchauffement produit une montée en température de l'intérieur du coffret électrique ou de 1'armoire électrique. Pour éviter une montée en température excessive, on prévoyait jusqu'ici un volume intérieur de coffret ou d'annoire électrique important en comparaison du volume effectivement utilisé pour l'installation des équipements électriques. Cette disposition présentait les inconvénients d'une fabrication coûteuse et d'un encombrement spatial important, moins de prévoir le refroidissement de l'armoire ou du coffret électrique par un système de refroidissement ou de climatisation encore phts coûteux. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique, en proposant un nouveau dispositif de stabilisation thermique pour armoire ou coffret électrique ne nécessitant pas de système de climatisation ou de refroidissement et assurant la stabilisation thermique de l'armoire ou du coffret électrique ou électronique grâce à un échange thcnnique par convection avec l'air extérieur, tout en permettant le maintien d'une étanchéité entre le volume interne de armoire et l'atmosphère extérieure. L'invention a pour objet un dispositif de stabilisation thermique pour armoire ou coffrat électrique ou électronique, comportant un compartiment supérieur et un compartiment inférieur reliés par des profilés creux, ainsi qu'un moyen pour aspirer l'air chaud à l'intérieur de l'armoire et le faire circuler par l'intérieur des compartiments et des profilés creux, de manière à refroidir l'air chaud et stabiliser l'intérieur de 1'armoire à une température n'excédant pas de phs de 15 C la température extéieure. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : -les profilés creux sont munis au moins d'ailettes externes et sont disposes sur ou autour des parois latérales du coffret ou de l'armoire électrique ou électronique ; -les profilés creux sont en outre munis d'ailettes internes, de manière à augmenter la surface d'échange entre la paroi interne du profilé et rair y circulant ; -le moyen pour aspirer l'air chaud à intérieur de l'armoire est monté à proximité d'au moins un compartiment, de manière à aspirer rair chaud de l'intérieur de l'armoire directement vers l'intérieur de ce compartiment ; -les profilés creux présentent des extrémités adaptées à un montage sensiblement étanche sur chaque compartiment ; -chaque compartiment présente une paroi munie d'une pluralité d'embouts tubulaires aptes à recevoir à coulissement lesdites extrémités de profilés creux avec interposition de joints d'étanchéité ; -le compartiment supérieur est accessible grâce à l'ouverture d'un double toit, afin de permettre le démontage et le remplacement d'un ou plusieurs profilés creux ; -des profilés creux présentent des cloisons internes délimitant et canalisant des flux d'air séparés. -au moins une cloison interne de délimitation et de canalisation de flux d'air est orientée obliquement ou en diagonale par rapport à la face du profilé destinée à tre fixée en regard d'une paroi latérale du coffret ou de l'armoire électrique ou électronique. L'invention a également pour objet une armoire électrique ou un coffret électrique ou électronique équipé (c) du dispositif selon l'invention. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : -La figure 1 représente schématiquement une vue en perspective et en élévation d'une armoire électrique équipée d'un dispositif selon l'invention. -La figure 2 représente schématiquement une vue partielle agrandie en coupe par le plan n-n de ! a figure 1. -La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe par le plan ni-in de la figure 1. -La figure 4 représente schématiquement une vue en perspective illustrant le montage d'un profilé de dispositif selon l'invention. -Les figures 5 à 7 représentent schématiquement des vues en section d'exemples de profilés de dispositifs selon l'invention. En référence aux figures 1 à 3, une armoire électrique ou électronique selon l'invention comporte deux portes d'accès 1 et 2 aptes à tre fermées pour clore de manière étanche le volume interne de 1'armoire. Le volume interne de 1'armoire est par exemple séparé en deux par une cloison verticale 3 ajourne pour permettre la circulation de l'air par dos ouvertures 4. Du cote de la porte 1, le volume interne de l'armoire reçoit en partie inférieure un bloc 5 d'alimentation de puissance, lequel est surmonté d'un coffret 6 de rdpatition. Le coffiret 6 de répartition est relié par câbles avec les équipements électriques non représentés situés derrière la porte 2. L'armoire électrique ou électronique comporte un double toit 7 rabattable dans le sens de la flèche 8 entre une position ouverte représentée en traits pleins et une position fermée représenté en pointillés. Dans la position fermée du double toit 7, ce double toit 7 obture de manière étanche un compartiment supérieur 9 communiquant avec le volume interne de l'armoire par au moins un passage 10 sur lequel est monté un ventilateur V d'aspiration apte à aspirer l'air chaud à l'intérieur de l'armoire à intérieur du compartiment 9. L'air chaud aspiré dans le compartiment 9 passe ensuite à travers des profilés creux 11 mums d'ailettes d'échang : thexmique et se refroidit progressivement en circulant à l'intérieur des profilés creux du haut vers le bas. L'air chaud circulant à l'intérieur des profilés creux débouche à une température inférieure en partie basse des profilés dans un compartiment 12 inférieur situé au niveau du socle de l'armoire électrique. Du fait que le compartiment inférieur 12 communique également avec le volume interne de l'armoire, rair circule par conséquent en boucle fennec en passant du volume intérieur de l'armoire continûment à l'intérieur des profilés creux, pour stabiliser sa température avec celle de l'atmosphère extérieure entourant les profilés creux. Les portes 1 et 2 peuvent tre habillées de profilés reproduisant la mme apparence exteme que les profilés 11 ou peuvent ne pas tre habillées comme représenté aux figures 1 à 3. L'essentiel est que les profilés creux d'échange thermique soient disposés sur ou autour des parois latérales fixes du coffret ou de armoire électrique, de préférence sur tout le périmètre des parois latérales fixes, et que l'air aspiré dans le volume interne de l'armoire électrique se refroidisse par échange thermique en passant à travers les profilés creux dont la surface externe est en contact avec l'atmosphère extérieure. De préférence, les profilés creux 11 d'échange thermique sont réalisés par filage ou étirage d'un matériau léger présentant une bonne conductivité thermique telle que l'atuminium ou un alliage d'aluminium. Le ou les ventilateurs d'aspiration tels que celui V représenté en traits pleins sur la figure 1 au niveau d'un orifice 10 etlou sont de préférence du type ventilateur électrique à courant continu de faible puissance, apte à fonctionner en cas de coupure électrique sur des batteries de secours prévues dans l'armoire électrique. Un avantage supplémentaire de la disposition des profiles creux 11 entourant les parois latérales de l'armoire électrique est de protéger ces parois latérales du rayonnement solaire et de réchauffement qui pourrait en résulter. C'est également dans ce but de protection conh, e 1'echanffement d au rayonnement solaire qu'il est avantageux d'équiper les portes 1 et 2 de profilés d'habillage, dans lesquels l'air du volume interne de ramoire électrique ne circule pas, mais qui empche l'échauffement de la paroi d'une porte 1 ou 2. Enfm, le fait de prévoir des profilés munis d'ailettes externes procure en outre une protection contre un affichage indésirable ou une apposition indésirable de graffitis : en effet, une affiche apposée sur ces ailettes est susceptible de se décoller rapidement, tandis que des graffitis projetés au moyen d'une bombe de peinture sont illisibles ou non les. Le compartiment supérieur 9 et le compartiment inférieur 12 se présentent sous forme de caissons, qui ne nécessitent pas de description détaillée. Au contraire, les profiléa creux 11 présentent une longueur pouvant varier dans une plage de dilatation de l'ordre de 3 à 4 millimètres en fonction des conditions météorologiques et en raison du fort coefficient de dilatation du matériau (aluminium ou alliage d'aluminium) préféré pour la fabrication de ces profilés creux 11. En référence à la figure 4, Ic montage d'un profile 11 d'ccangc thcimiquc cat effectué de la manière suivante : on positionne tout d'abord aux extrémités du profilé 11 des embouts d'extrémité 15, réalisés de préférence en matière plastique du genre polyamide ou polyester et présentant une extrémité inférieure 15a adaptée au contour interne des profilés, une surface intermédiaire 15b formant plateau dont le contour correspond à l'enveloppe extérieure de la section du profilé 11, une gorge 15c recevant un joint torique d'étanchéité 16 et une extrémité supérieure 15d assurant à la fois la retenue du joint torique 16 et rengagement dans des pièces complémentaires solidaires des compartiments inférieur et supérieur. L'assemblage des embouts d'extrémité 15 et du profilé 11 est prévu pour permettre une circulation d'air à travers un passage central 15e, et à travers l'intérieur du profilé 11 pour déboucher à travers l'autre passage 15e de l'autre embout 15. Des pièces complémentaires d'extrémité 17 sont prévues pour tre collées ou fixées sur la surface interne 12a ou 9a d'un compartiment inférieur 12 ou supérieur 9. A cet effet, la paroi 12a comporte des orifices 12b aptes à permettre l'engagement ou la fixation d'une partie tubulaire 17b d'embout 17 et la venue en appui de la surface 17a formant plateau sur la paroi 12a ; tandis que la paroi 9a comporte des orifices 9b aptes à permettre le passage des embouts supérieurs 15 qui sont ensuite coiffés et maintenus par les pièces supérieures 17 avec liberté de dilatation verticale. De préférence, les parties 17 inférieures sont montées et solidarisées à demeure sur la paroi inférieure 12a du compartiment inférieur 12, tandis que les parties 17 supérieures montées sur la paroi 9a du compartiment supérieur 9 sont démontables de manière à pennettrc le changement d'un profile 11 endommage. Les essais réalises sur une armoire électrique particulière selon l'invention ont montre qu'une circulation d'air de l'ordre de 1 litre par seconde à travers chaque profilé des vingt et un profilés creux d'une armoire électrique contenant des équipements électriques dissipant une puissance thermique de 400 Watt permet d'obtenir une stabilisation thermique de la température interne de l'armoire, de manière que cette température interne n'excède pas de plus de 15 C la température extérieure. La vitesse de l'air circulant à l'intérieur des profilés creux est dans ce cas inférieure à 2 m par seconde. L'armoire électrique est réalisée par assemblage de tôles de matériau ferreux, et les profilés sont des profilés étirés en aluminium. Pour permettre un bon démontage des profilés, on prévoit que la hauteur entre les deux plans 15b soit inférieure à l'espacement du plan d'appui 17 inférieur et de la paroi 9a d'une valeur comprise entre 2 et 10 mm. Ce jeu de dilatation est également sufftsamt pour permettre un remplacement rapide de chaque profilé 11 par simple ouverture du double toit 7 de l'armoire électrique, par dégagement d'une pièce d'extrémité 17 hors du compartiment supérieur 9 et par coulissement du profilé 11 muni de ses deux embouts 15 d'extrémité en vue du remplacement par un autre profilé 11 muni de ses embouts 15 d'extrémité. Pour éviter un effet de serre sur la partie bombée du double toit 7, on peut prévoir des orifices de ventilation sur la paroi externe du double toit 7. Grâce au dispositif selon l'invention, une armoire électrique peut tre construite de manière économique par assemblage de tôles mises en forme, en prévoyant uniquement addition de profilés d'échange thermique sur la périphérie latérale de 1'armoire, c'est-à-dire toutes les parois à l'exception des portes 1 et 2. La circulation forcée d'air à traven ces profilés d'échange thermique est effectuée au moyen d'un ventilateur adapté, de préférence à ouverture d'aspiration centrale et à refoulement radial Ce ventilateur peut tre monté dans le caisson supérieur 9 tonnant compartiment de refoulement ou dans le compartiment inférieur 12 pour souffler l'air à travers l'armoire électrique. Dans les deux cas, le débit de 21 litres par seconde correspond à une circulation d'air interne à l'armoire de vitesse modérée infcneureà2mètres par seconde. Cette vitesse modérée de circulation d'air interne à l'armoire évite par conséquent tout risque de détérioration des composants ou des équipements électriques placés dans le volume inteme de l'armoire électrique. Les figures 5 à 7 représentent diverses dispositions de section utilisables pour constituer la section d'un profilé 11 d'échange thermique. Sur la figure 5, le motif choisi est constitué de deux profils identiques 21 montés en sens contraire l'un de l'autre et en position adjacente Chaque profilé 21 présente des ailettes 22 de longueurs inégales destinées à tre tournées du côte exposé aux intempéries et des ailettes cxtemes 23 destinées à tre plaquées contre une paroi d'une armoire électrique tout en assurant un certain espacement par rapport à cette paroi-La surface d'échange externe est par conséquent déterminée par les ailettes externes 22 et 23 entièrement entourées par l'atmosphère extérieure et les parois d'extrémité 24 des profilés 21. Avantageusement, pour augmenter encore la surface d'échange thermique entre la paroi interne du profilé et l'air y circulant, les profilés 21 comportent également des ailettes 25 placées sur le plan médian longitudinal de chaque profité 21 et des ailettes 26 et 27 placées sur les grandes faces internes du canal de circulation d'air. Ces ailettes internes 26 et 27 canalisent rair et repartissent la chaleur sur les parois latérales 28 et 29 de manière à éviter la création de points chauds ou de dilatations différentielles susceptibles de déformer le profilé. Les ailettes jouent également te tôle de nervures de renforcement évitant un vrillage du profilé 21 sur sa longueur. Sur la figme 6, un mode préféré de réalisation de profilés 31 d'échange thennique présente un contour en section généralement rectangulaire avec des ailettes en T externes 32 du côté visible de l'extérieur et des ailettes d'espacement planes 33 du coté destiné à tre fixé avec espacement à la paroi d'une armoire électrique ou d'un cotret électrique. Dans 1'exemple représenté, un cloisonnement interne est constitué pour déterminer des circulations partielles d'air chaud à travers cinq canaux présentant deux contours en section différents 35 et 36. Chaque contour en section 35 est limité par deux diagonales 37 constituées sous forme de lignes crénelées, ainsi que par les parois latérales du profilé 31 éventuellement munies d'ailettes 38 de longueur inégale. Chaque canal central 36 présente un contour en section trapézotdal limite par la diagonale 37 formant ligne crénelée et des parois parallèles au bord du profilé 31 éventuellement d'ailettes 38 latérales ou 39 centrales. Ce mode de réalisation préfère permet une bonne distribution de l'air chaud et une augmentation sensible de la surface d'échange interne du profilé 31 et donne entièrement satisfaction. Sur la figure 7, un aute profilé 41 présente en section une forme à extrémité arrondie avec des ailettes externes 42 ou 43 en T, ainsi que des ailettes externes 44 en J. La circulation d'air à l'intérieur du profilé 41 est distribuée dans deux canaux symétriques séparés par une cloison centrale 45 avec une ailette traversante 46 en croix et des ailettes latérales 47 et centrales 48 situées sensiblement dans le plan de l'ailette traversante 46. Ce profilé 41 présente l'avantage d'une conformation arrondie ergonomique et empchant tout accident d'accrochage dans les ailettes du profilé. Le fait que toutes les ailettes soient en T ou en J diminue le risque de blessure par impact tel que celui présenté par des ailettes en forme de lame 22 tel que représenté à la figure 5 ou des ailettes en T plus espacées tel que celles du profilé 31 de la figure 6. L'invention décrite en référence à plusieurs modes de réalisation particuliers n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toutes modifications de forme et toutes variantes de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention, dans lesquels l'armoire électrique est constituée pour servir elle-mme d'échangeur thermique grâce à addition d'un dispositif selon invention produisant une circulation continue d'air depuis l'intérieur de l'armoire électrique jusqu'à des moyens de transfert de chaleur fixés sur les parois extérieures de 1'armoire électrique, sans utilisation de conditionnement d'air, de fluide supplémentaire d'échange thermique ou d'autre moyen coûteux de refroidissement REVENDICATIONS 1. Dispositif de stabilisation thermique pour armoire ou coffret électrique ou électronique, comportant un compartiment supérieur (9) et un compartiment inférieur (12) relies par des profiles creux (11), ainsi qu'un moyen (V) pour aspirer rair chaud à l'intérieur de l'armoire et le faire circuler par l'intérieur des compartiments (9,12) et des profiles creux (11), de manière à re & oidir l'air chaud et stabiliser l'intérieur de l'armoire à une température n'excédant pas de plus de 15 C la température extérieure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que les profilés creux (11) sont munis au moins d'ailettes externes et sont disposEs sur ou autour des parois latérales du coffret ou de 1'armoire électrique ou électronique. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les profilés creux (11) sont en outre munis d'ailettes internes, do manière à augmenter la surface d'échange entre la paroi interne du profilé et rair y circulant. 4. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen (V) pour aspirer rair chaud å rintérieur de l'atmoire est monté à proximité d'au moins un compartiment (9 ou 12), de manière à aspirer l'air chaud de l'intérieur de rannoire directement vers l'intérieur de ce compartiment (9 ou 12} 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les profilés creux (11) présentent des extrémités (15) adaptées à un montage sensiblement étanche sur chaque compartiment (9 ou 12). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque compartiment (9 ou 12) présente une paroi (9a ou 12a) munie d'une pluralité d'embouts tubulaires (17) aptes à recevoir à coulissement lesdites extrémités (15) de profilés creux (11) avec interposition dc joints d'étanchéité. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que le compartiment supérieur (9) est accessible grâce à l'ouverture d'un double toit (7), afin de permettre le démontage et le remplacement d'un ou plusieurs profilés creux (11). 8. Dispositif selon rune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des profilés creux (31,41) présentent des cloisons internes délimitant et canalisant des flux d'air sépares. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérise en ce qu'au moins une cloison inteme (37) de délimitation et de canalisation de flux d'air est orientée obliquement ou en diagonale par rapport à la face (39) du profilé (31) destinée à tre fixée en regard d'une paroi latérale du coffret ou de 1'armoire électrique ou électronique. 10. Armoire électrique ou coffret électrique ou électronique pourvue d'un dispositif de stabilisation thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes.