Brevet FR2784741A1 — publié le 20000421

La présente invention a trait au domaine de climatisation par chauffage ou refroidissement de plusieurs locaux et concerne en particulier un système de climatisation optimisée de plusieurs locaux indépendamment les uns des autres. Pour la climatisation de locaux, il est connu d'avoir recours à une seule installation de climatisation pour chauffer ou refroidir les locaux selon des conditions de température que l'on désire obtenir dans chacun d'eux. Pour ce faire il existe des systèmes purement électromécaniques comportant un thermostat d'ambiance dans chaque local à climatiser, déclenchant l'ouverture ou la fermeture des volets. Ainsi, le brevet FR-A. 2.741.425 décrit un dispositif de ventilation pour plusieurs salles d'un bâtiment d'élevage avec filtration et refroidissement de l'air dans lequel l'air envoyé dans chaque salle par un orifice de passage quitte la salle par des cheminées équipées de trappes dont l'ouverture dépend de la température dans la salle permettant plus ou moins de débit. Un tel système ne comporte donc pas de régulation du débit d'air total fourni par le ventilateur. On a donc pensé à réguler le système de climatisation au moyen d'un automate programmable. Ainsi, le brevet FR-A. 2.505.466 décrit un système de régulation automatique d'installations frigorifiques ou de climatisation, dans lequel un automate programmable régule les compresseurs soit en les mettant en route, soit en les mettant à l'arrt. Des capteurs analogiques de température transmettent leurs informations à l'automate qui déclenche ou arrte alors la production de froid en choisissant selon son programme la production ou l'arrt de froid par les compresseurs. Un tel système présente donc une boucle d'optimisation basée sur la température mais sans tre capable de fournir une climatisation différente dans chaque salle ou de faire varier cette climatisation de façon continue. C'est pourquoi le but principal de l'invention est de fournir un système de climatisation comportant une régulation automatique basée sur la température de chaque salle. Un autre but de l'invention est de fournir un système de climatisation optimisée de locaux indépendants en maintenant la pression de l'air soufflé à peu près constante. L'objet de l'invention est donc un système de climatisation de locaux indépendants au moyen de gaines de soufflage d'air comprenant une unité centrale comportant un moyen générateur de climatisation et au moins un ventilateur, un plenum de soufflage accolé à l'unité centrale et auquel sont connectées les gaines pour recevoir l'air soufflé à partir du plénum, une pluralité de capteurs de température disposés chacun dans un des locaux et un automate programmable auquel sont connectés les capteurs et destiné à contrôler l'unité centrale de façon à fournir la climatisation désirée dans les locaux. Chacune des gaines de soufflage comprend un volet de soufflage permettant une ouverture progressive de la gaine commandée par l'automate programmable en fonction de la température du local desservi détectée par le capteur de température qui s'y trouve, et l'automate programmable commande la vitesse du ventilateur de manière à maintenir à peu près constante la pression à l'intérieur du plénum de soufflage. Les buts, objets et autres caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description qui suit faite en référence aux dessins dans lesquels : la figure 1 est une représentation schématique du système de climatisation selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 2 est un diagramme représentant le débit d'air fourni par le plénum de soufflage en fonction de la pression régnant dans le plénum, et la figure 3 est un diagramme représentant la courbe de débit d'air dans une gaine de soufflage en fonction de l'ouverture du volet de soufflage. Tout d'abord, on doit noter qu'une installation de climatisation utilisée soit pour le chauffage, soit pour le refroidissement de locaux, comprend une unité extérieure ou groupe de condensation) qui ne fait pas l'objet de l'invention et une unité intérieure. Seule l'unité intérieure appelée par la suite système de climatisation fait véritablement l'objet de l'invention. Le système de climatisation selon l'invention représenté schématiquement sur la figure 1 comprend une unité centrale 10 comportant un moyen générateur de climatisation (non visible sur la figure 1) ou échangeur qui peut faire office soit de condenseur (pour le chauffage) soit d'évaporateur (pour le refroidissement), et au moins un ventilateur 12. Accolé à l'unité centrale 10, un plénum de soufflage 14 reçoit l'air soufflé par le ventilateur et le distribue dans les gaines de soufflage d'air reliant le plénum à chacun des locaux à climatiser et dont seulement les entrées ont été représentées sur la figure 1. Chacun des locaux à climatiser dispose d'un capteur de température sous forme de sonde tel que chacun des capteurs 16,18,20, 22 et 24. Les capteurs envoient leurs signaux d'information à un automate programmable 26 qui contrôle le système de climatisation. A la sortie du plénum 14, l'entrée de chaque gaine de soufflage se fait au moyen d'un volet de soufflage 28,30, 32,34 ou 36 dont l'ouverture est commandée par un moteur 38,40,42,44 ou 46 lui-mme sous la commande de l'automate programmable 26. Cet automate programmable peut tre programmé directement ou à distance au moyen d'un ordinateur 27. On doit noter que la climatisation de chaque local est assurée de façon indépendante grâce à un potentiomètre dont la valeur de consigne est réglée sur la température désirée par un utilisateur. Par exemple, si on veut assurer la climatisation pendant la période d'été, le potentiomètre peut tre réglé sur 21 C. Lorsque la température du local s'élève au-dessus de 21 C, le volet à l'entrée de la gaine est alors un peu plus ouvert pour assurer un débit d'air (à une température d'environ 13 C) plus important. Inversement, si la température descend au-dessous de 21 C, le volet est un peu plus fermé pour diminuer le débit d'air entrant. L'automate programmable 26 peut agir sur le moyen générateur de climatisation en augmentant ou en diminuant la température de l'air fourni (ceci ne fait pas l'objet de l'invention) et sur la vitesse du ventilateur. En supposant que la température de l'air soufflé soit fixée, l'automate augmente la vitesse du ventilateur lorsqu'il désire augmenter le débit d'air total fourni par le plénum ou diminue la vitesse dans le cas inverse. Les actions de commande de l'automate programmable 26 dépendent d'un certain nombre de paramètres qui sont la température extérieure, le mode de fonctionnement (chauffage ou refroidissement), le point de consigne du potentiomètre de chaque local et enfin la température du local fournie par le capteur de température. La caractéristique essentielle du système selon l'invention est le maintien d'une pression à eu près constante dans le plénum. En effet, la vitesse dans les gaines et donc le débit n'est proportionnel à la pression de l'air que jusqu'à une valeur de pression P donnant un débit maximum Dmax, comme le montre la figure 2. Lorsque la pression augmente au delà de P, les pertes de charge deviennent de plus en plus importantes et le débit n'est plus proportionnel à la pression comme le montre la courbe. En outre, lorsque le débit (ou la vitesse) de l'air augmente, cela entraîne des vibrations ou des sifflements et un niveau sonore incompatible avec les normes admises. Il est donc impératif que la vitesse de l'air soit limitée dans les gaines. Ainsi, on peut admettre une vitesse maximale (correspondant au débit Dmax) d'environ 3,5 m/s. En supposant que, du fait que la température dans un local devant tre refroidi (en été par exemple), descende au-dessous de la température fixée par l'utilisateur à l'aide du potentiomètre, l'automate commande alors la fermeture du volet de la gaine pour diminuer le débit dans la gaine. De ce fait, la pression dans le plénum tend à augmenter et par voie de conséquence, la vitesse de l'air dans les autres gaines dont le volet n'a pas bougé tend également à augmenter. Cette augmentation entraîne un débit trop important dans les autres gaines et aussi le risque de dépasser la vitesse maximum dont on vient de parler et donc le niveau sonore admissible. C'est pourquoi, en mme temps que le volet est fermé par le moteur associé, la vitesse du ventilateur est réduite de manière à maintenir une pression constante dans le plénum. De préférence, la pression optimale est d'environ 0,5 pascal au-dessus de la pression atmosphérique, soit entre 0,4 et 0,6 pascal au-dessus de la pression atmosphérique. On doit noter qu'inversement, lorsqu'une gaine est un peu plus ouverte, la vitesse du ventilateur est augmentée pour maintenir la pression à cette valeur, et aussi éviter que le débit d'air dans les gaines ne soit pas suffisant. En liaison avec ce qui vient d'tre dit, on doit noter que l'installation doit tre conçue avec des gaines ayant un diamètre permettant une vitesse de l'air égale à la vitesse maximale admise (par exemple 3,5 m/s) lorsque tous les volets de soufflage sont ouverts au maximum. Selon une variante du mode de réalisation préféré de l'invention, le système de climatisation peut comporter une gaine bypass 50. En effet, lorsque la vitesse du ventilateur est trop basse il se produit un échauffement excessif du moteur du ventilateur. Il est donc judicieux de se fixer une vitesse minimale du ventilateur. Ainsi, lorsque les volets des gaines sont pour la plupart fermés et que le débit d'air requis est donc faible, l'automate programmable commande le moteur 52 pour ouvrir le volet 54 de la gaine bypass 50 plutôt que de réduire la vitesse du ventilateur au-dessous de la vitesse minimale, toujours dans le but de maintenir une pression constante dans le plénum 14. Le système de climatisation selon l'invention peut tre amélioré de nombreuses façons sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, il est possible de rendre le débit d'air soufflé dans la gaine proportionnel à l'angle d'orientation du volet et donc obtenir une régulation proportionnelle à l'angle. Il est en effet facilement démontrable que la surface d'ouverture de la gaine et donc le débit d'air en fonction de l'angle d'inclinaison du volet est une courbe ayant l'aspect de la courbe 60 représentée sur la 3, donc non linéaire. De façon à rendre cette courbe linéaire selon la droite 62, il suffit d'introduire une compensation par l'automate programmable simplement en alimentant le moteur d'entraînement du volet par une tension d'alimentation qui ne soit pas proportionnelle à l'angle mais qui suive la courbe en pointillés 64. Enfin, il est possible de programmer l'automate programmable 26 de telle sorte que le débit d'air dans la gaine corresponde précisément à l'obtention de la température de consigne désirée par l'utilisateur seulement en régime normal. On peut prévoir un régime réduit (pour la nuit pas exemple) tel que la température du local s'établisse à une température inférieure de 2 à 4 C pour le chauffage, ou supérieure de 2 à 4 C pour le refroidissement, à la température de consigne ou bien un régime d'absence ou l'écart avec la température de consigne, soit de-6 C (pour le chauffage) et +6 C (pour le refroidissement). Le réglage sur l'un des trois régimes doit bien entendu faire partie des paramètres à fournir à l'automate programmable. De façon générale, une telle optimisation permet d'obtenir la température souhaitéeà 1'heure prévue tout en maintenant une consommation énergétique la plus basse possible. REVENDICATIONS 1. Système de climatisation de locaux indépendants au moyen de gaines de soufflage d'air comprenant une unité centrale (10) comportant un moyen générateur de climatisation et au moins un ventilateur (12), un plénum de soufflage (14) accolé à l'unité centrale et auquel sont connectées lesdites gaines pour recevoir l'air soufflé à partir dudit plénum, une pluralité de capteurs de température (16,18,20,22,24) disposés chacun dans un des locaux, et un automate programmable (26) auquel sont connectés lesdits capteurs et contrôlant ladite unité centrale de façon à fournir la climatisation désirée dans lesdits locaux ; ledit système étant caractérisé en ce que chacune desdites gaines de soufflage comprend un volet de soufflage (28,30,32,34,36) permettant une ouverture progressive de l'entrée de ladite gaine, cette ouverture étant commandée par ledit automate programmable en fonction de la température du local desservi détectée par le capteur de température qui s'y trouve, et en ce que ledit automate programmable commande la vitesse dudit ventilateur de manière à maintenir une pression à peu près constante dans ledit plénum de soufflage. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'ouverture dudit volet de soufflage (28,30,32,34 ou 36) se trouvant à l'entrée de chaque gaine de soufflage se produit par l'inclinaison dudit volet au moyen d'un moteur (38,40,42,44 ou 46) commandé par ledit automate programmable (26) lorsque la température du local associé est différente d'une température de consigne indiquée par l'utilisateur, la commande de l'augmentation ou de la diminution de l'ouverture dudit volet étant concomitante avec respectivement la commande par ledit automate programmable de l'augmentation ou de la diminution de la vitesse dudit ventilateur (12) de manière à maintenir à peu près constante la pression, dans ledit plénum de soufflage. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit automate programmable (26) effectue une compensation de la tension d'alimentation du moteur (38,40,42,44 ou 46) entraînant l'ouverture dudit volet (28,30,32,34 ou 36) de sorte que le débit d'air dans la gaine associée soit proportionnel à l'angle d'inclinaison dudit volet. 4. Système selon la revendication 1,2 ou 3, dans lequel la pression dans ledit plénum de soufflage (14) est supérieure à la pression atmosphérique d'une valeur comprise entre 0,4 et 0,6 pascal. 5. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le diamètre des gaines a une valeur telle que la vitesse de l'air dans les gaines lorsque tous les volets (28,30,32,34,36) sont à leur ouverture maximum est la vitesse maximale à laquelle le débit de l'air est proportionnel à la pression dans ledit plénum de soufflage (14). 6. Système selon la revendication 5, dans lequel ladite vitesse maximale est égale à 3,5 m/s. 7. Système selon l'une des revendications précédentes comportant en outre une gaine bypass (50) disposant d'un volet (54) à son entrée, l'ouverture dudit volet étant commandée par ledit automate programmable (26) lorsque la fermeture partielle ou totale desdits volets (28,30,32, 34,36) a déjà entraîné la réduction de la vitesse dudit ventilateur (12) à une valeur minimale au-dessous de laquelle il y aurait échauffement excessif du moteur de ventilateur. 8. Système selon l'une des revendication précédentes dans lequel ledit automate programmable (26) est programmé à distance au moyen d'un ordinateur (27).