Brevet FR2805778A1 — publié le 20010907

PROCEDE D'AERATION D'UN HABITACLE PAR DIFFUSION DOUCE ET DISPOSITIF DE MISE EN CEUVRE L'invention concerne un procédé d'aération par diffusion douce particulièrement, mais non exclusivement, destiné à l'aération d'habitacle de véhicule automobile, ainsi qu'un dispositif d'aération pour la mise en #uvre d'un tel procédé. L'aération à l'intérieur de l'habitacle d'un véhicule automobile se fait habituellement par de l'air pulsé à travers une pluralité buses directionnelles. Ces installations présentent plusieurs inconvénients majeurs : ils provoquent des courants d'air, une distribution non homogène des températures, des différences thermiques entre les places avant et places arrière du véhicule, et une sensation d'instabilité thermique. Le confort des passagers en est donc sensiblement altéré. Pour remédier à ces problèmes, une solution dite diffusion douce consiste à diffuser l'air au travers d'une surface perméable à l'air de la planche de bord. Ces surfaces s'obtiennent sous la forme de matériaux poreux, d'un grillage ou d'un grand nombre de trous transperçant surface imperméable à l'air. Les brevets EP 0 713 792, FR 2 471 ou US 1, 469 divulguent différents modes de réalisation de structures à diffusion douce. Cependant ces structures présentent surfaces permeables à l'air soit trop perméables, et la vitesse d'air aux buses de diffusion d'air associées à la diffusion douce est alors trop faible, soit pas suffisamment perméables, auquel cas la perte de charge est trop élevée. Dans ces conditions, la dynamique de mise à température de l'habitacle est trop faible, si bien que le temps de mise en température du véhicule est trop élevé ce qui nuit au confort des passagers, en particulier des passagers situés à l'arrière. Afin de résoudre ce problème, l'invention propose de régler la vitesse de l'air en diffusion douce dans une gamme de valeurs optimisée pour permettre un nappage de l'air vers le haut de l'habitacle de façon à obtenir un air homogénéisé dans tout l'habitacle. Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé d'aération par diffusion douce pour ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un habitacle, dans lequel au maximum du débit d'air ventilé, le dimensionnement de la diffusion est réglé pour homogénéiser l'air diffusé à une vitesse comprise entre sensiblement 1 et 5 m/s, et préférentiellement entre sensiblement 2 m/s et 4 m/s. Selon une forme de réalisation particulière, le procédé consiste ' combiner, au mode de diffusion douce de l'air, une aération par ventilation directive. Cette forme de réalisation permet d'avoir la possibilite d'ajouter confort ambiant, obtenu par homogénéisation de l'air en diffusion douce, un confort supplémentaire par un apport additionnel d'air ventile ponctuellement. L'invention concerne également un dispositif d'aération d'un habitacle comportant au moins un ventilateur et au moins un conduit diffusion douce de l'air, présentant à son extrémité ouverte un panneau perméable à l'air qui assure une diffusion douce de l'air dans l'habitacle, dans lequel, le conduit et la porosité du panneau sont dimensionnés pour que, au maximum du débit d'air ventilé, la vitesse de l'air diffusé est comprise sensiblement entre les valeurs précitées. Le dimensionnement concerne notamment, à vitesse de ventilation maximale, l'ouverture à l'extrémité du conduit, c'est-à-dire 1 dimensions du panneau et/ou la porosité de ce denier. La porosité cor * respond à la résistance au passage de l'air à travers le panneau. Cette résistance conditionnée, notamment, par la dimension, la densité et/ou la forme trous. Selon une forme de réalisation particulière, le disposi comporte en outre au moins un conduit d'aération, ce conduit étant dimensionné pour que, à débit d'air maximum soufflé par le ventilateur, vitesse de l'air au niveau de buses d'aération est comprise sensiblement entre 2 m/s et 0 m1s, et préférentiellement se nsiblement entre 4 m/s et 8 m/s. Selon d'autres formes de réalisation, le dispositif, destiné à un habitacle véhicule automobile équipé notamment d'un vitrage, comporte moins deux conduits de diffusion d'air propres à séparer un flux d'air provenant conduit commun situé en amont, en au moins deux flux d' ' secondaires pour la diffusion douce de l'habitacle et pour le dégivrage du vitrage. Le vitrage peut comprendre le pare-brise, des vitres latérales, le hayon, plus généralement toute surface vitrée. Lorsque le dispositif comporte au moins un conduit d'aération combiné conduit de diffusion douce, ces conduits sont avantageusement dimensionnés de sorte que le débit d'air du conduit pour la diffusion douce de l'habitacle est compris entre 50% et 95% du débit du conduit commun, tandis que le débit d'air du ou des conduits pour l'aération compris respectivement entre 50% et 5% du débit du conduit commun. L'invention permet ainsi d'améliorer considérablement le confort passagers par la réalisation d'une dynamique mise à température du véhicule, d'une stabilité des températures, confort thermique et d'une sensation épidermique particulière des vitesses d'air. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture qui suit, relative à un mode de réalisation détaillé de l'invention, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement , - la figure 1, une vue générale supérieure d'un exemple de dispositif d'aération selon l'invention ; - la figure 2, une vue frontale du dispositif selon la figure 1 - la figure 3, une vue en coupe schématique selon le plan 11-11 de la figure 2 ; - la figure 4, une vue en coupe schématique du type illustré sur la figure 3 d'une forme particulière de réalisation de l'exemple précédent - - la figure 5, un diagramme des répartitions des débits d'air en fonction de l'ouverture d'un moyen de réglage de débit de flux d'air pour l'aération directe ; - la figure 6, une vue en coupe d'une variante à diffusion douce et dégivrage du dispositif selon l'exemple précédent - la figure 7, une vue en coupe selon une forme particulière de réalisation de la variante précédente - la figure 8 est une vue générale d'un diffuseur de diffusion douce et de dégivrage -, - la figure 9, une vue schématique en coupe habitacle de véhicule automobile, avec l'indication des répartitions des températures dans l'habitacle selon l'art antérieur ; - la figure 10, un schéma selon la figure avec les répartitions des températures dans l'habitacle obtenues selon le procédé de l'invention ; et la figure 11, un ensemble de diagrammes comparatifs entre un dispositif selon l'état de la technique et un dispositif selon l'invention concernant des critères de confort relatifs à l'aération d'un habitacle. Sue les figures, les mêmes signes de référence désignent éléments identiques ou équivalents en structure et en fonction. En référence en vues supérieure et frontale sur les figures et 2, une planche de bord de véhicule comporte un dispositif A de ventilation chauffage et climatisation selon l'invention comprenant un conduit commun en amont, et un conduit ouvert 2 de diffusion douce de l'air dans l'habitacle du véhicule automobile. L'air, pulsé par un ventilateur (non représenté), est transmis suivant la flèche Fl du conduit commun 1 à un panneau fixé sur partie d'ouverture sensiblement rectangulaire du conduit 2 couplé au conduit 1. Un tel panneau, perméable à l'air, est destiné à assurer une diffusion douce de l'air à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Des pièces de positionnement transversales E, E du dispositif A sont réparties sur son pourtour afin de fixer ce dispositif dans un emplacement du véhicule réservé à cet effet. L'ouverture du conduit 2 est dimensionnée en longueur largeur pour que, à débit d'air maximal d'environ 500 kg/h soufflé par le ventilateur, la vitesse de l'air à la sortie du panneau de diffusion douce de l'ordre de 2 m/s. Le matériau du panneau peut être également choisi en fonction de sa porosité pour permettre un ajustement supplémentaire la vitesse de l'air dans l'intervalle défini par la présente invention, soit entre et 5 m/s, de préférence entre 2 et 4 m/s. Dans ces intervalles, un bon compromis existe entre - - d'une part le caractère non agressif, non perturbant pour la peau, de diffusion douce, et - d'autre part, une dynamique de mise à température du véhicule acceptable, c'est-à-dire permettant d'obtenir une température stabilisée suffisamment rapidement. Dans ces conditions, une diffusion douce est assurée la dynamique de mise à température du véhicule n'altère pas le confort des passagers respecte les spécifications des constructeurs automobiles. Selon l'exemple de réalisation illustré, le dispositif A comporte également conduits d'aération 3 couplés au conduit commun 1, et reliés par des ouvertures d'extrémité à des buses d'aération 10. L'ouverture des conduits 3 dimensionnée pour que, à débit d'air maximal soufflé par le ventilateur, la vitesse de l'air au niveau des buses d'aération, égale à 6 m/s dans l'exemple de réalisation, puisse être comprise entre 2 et 10 m/s, préférentiellement entre 4 et 8 m/s. Dans l'exemple illustré, la somme des aires des sections au niveau de chaque buse 10, située à l'extrémité de chacun des conduits 3, est comprise entre 0,005 M2 et 0,020 M2. Comme illustré en coupe sur la figure 3, le conduit de di ion douce 2, coiffé par une ouverture 21 sur laquelle est monté le panneau de diffusion 4, et conduit d'aération 3 sont connectés de manière à séparer le flux d'air Fl provenant du conduit commun amont 1, en au moins deux lux d'air, respectivement F2 et F3. La connexion est opérée, dans l'exemple de réalisation, de sorte que le débit du flux d'air F2 du conduit 2 est environ égal à 70% du débit du flux d'air commun, c'est-à-dire compris entre 50% et 95%, préférentiellement entre 60 et 80%, tandis que le débit du flux d'air F3 est d'environ 30%, donc compris entre 50% et 5% du débit du flux d'air . Le flux d'air F4 dédié au dégivrage est porté indépendamment, dans cet exemple de réalisation, par un conduit 6 coiffé par une ouverture 20. Le réglage de la répartition des flux se fait la dimensionnement des conduits et la géométrie de la connexion, en particulier des diamètres et de l'angle de connexion entre les deux conduits. Le dispositif peut aussi comporter un volet de répartition 5 des débits d'air des flux et F3, comme illustré sur la figure 4. Le volet de répartition peut être un volet drapeau, un registre, ou tout moyen de répartition réglable et adapté. Il est commandé en position par tout moyen mécanique ou électro-mécanique connu de l'homme de l'art. Dans la position d'angle d'ouverture maximale du volet 5, #,,x égal à 30 degres dans l'exemple de réalisation, par rapport à la position de fermeture, positions illustrées sur la figure 4 respectivement en trait plein et en trait interrompu, la répartition des flux F2/F3 du flux Fl est la plus équilibrée. Tel qu'illustré la figure 5, la répartition en pourcentages des flux varie linéairement en fonction de l'angle d'ouverture # compris entre 0 et suivant les plages complémentaires de valeurs de répartition des flux respectivement entre 100% (respectivement 0% pour F3) et 95-50%, préférence 80-60%, pour F2 (respectivement 5-50%, de préférence 20-40%, pour F3). Selon des variantes de réalisation illustrées en coupe sur les figures 6 et 7, le conduit commun 1 peut être réparti par le volet 5 soit en conduits de diffusion 2 et de dégivrage 6 du pare-brise 7 (figure 6), soit en conduits de diffusion et d'aération 3. Le flux d'air commun Fl (figure 7), puisé par le ventilateur 8 à partir de l'air extérieur ou intérieur à l'habitacle (flèche F), est ainsi utilisé pour la diffusion douce associée respectivement au dégivrage (flèche F4) ou à l'aération (flèche F3). Selon un exemple de réalisation représenté en figure 8, les ouvertures conduits de dégivrage 20 et de diffusion douce constituent un enjoliveur unique 23. En option, il comporte les diffuseurs latéraux de dégivrage vitres 22, ou bien encore les diffuseurs des aérations latérales, les grilles de protection des haut-parleurs, ou autres accessoires. Les panneaux ont une forme oblongue s'étendent transversalement au véhicule, sur la planche de bord. Dans l'exemple de réalisation, la surface de diffusion douce du panneau perméable à l'air est inscrite sensiblement dans un rectangle de longueur égale à 1,20 m, en générale comprise entre 0,80 m et 1,60 m, et de largeur égale ' 0,10 m, en général comprise entre 0,20 m et 0,03 m. Avantageusement, le dispositif comporte un unique panneau de diffusion douce de forme oblongue, de longueur comprise entre 1 m et 1,40 m et de largeur comprise entre 0,2 m et 0,03 m. L'aire la surface de diffusion douce, qui embrasse tout partie du panneau, est comprise entre 0,04 M2 et 0,40 M2 , et préférentiellement entre 0,04 M2 et , 1 M2. Afin d'illustrer la répartition en températures obtenue dans un habitacle vehicule automobile, respectivement avec un dispositif d'aération selon l'état de la technique et avec le dispositif selon l'invention, les figures 9 et 10 montrent schématiquement une vue en coupe d'un tel habitacle H, avec des sièges avant Sv et arrière Sr localisant les places avant et arrière, et la carte thermique qui y règne. Il s'agit de la carte thermique de l'habitacle d'un véhicule 30 mn après la mise en fonction de la climatisation, l'ambiance étant initialement à 60'C. Les zones Zl sont les zones les plus froides, les zones Z2 sont des zones moyennement froides. Dans les systèmes connus, l'écart de températures entre Zl et Z2 est d'environ 60, tandis l'écart de températures selon le procédé de l'invention est de l'ordre du degré. On constate sur la figure 9 que le froid s'accumule essentiellement vers le haillon arrière, où les pertes sont importantes. Sur la figure 10, les zones froides sont sensiblement mieux réparties et plus étendues. La zone la plus froide Zl couvre la zone avant du véhicule, et la zone moyennement froide Z2 couvre la zone arrière du véhicule. La figure 11 illustre des diagrammes de satisfaction sur une échelle de coefficients allant de 1 à 5, référencés par valeurs entières et moitiés avec une diffusion douce selon le procédé de l'invention (bâtons hachures) et selon le procédé classique (bâtons à points), quatre critères de confort : CI, le temps de réponse - C2, la stabilité en température ; C3, le confort thermique ; C4 le confort lié aux vitesses d'air. Il apparaît que tous les critères de confort ont un coefficient de satisfaction superieure avec une diffusion douce selon le procédé de l'invention. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits représentés. Il est par exemple possible de combiner des conduits de diffusion douce, de dégivrage et d'aération à partir d'un même conduit commun en utilisant des moyens de répartition de flux d'air adaptés. Par ailleurs, la répartition des débits d'air peut être modulée en fonction de la localisation des buses d'aération, de dégivrage et des trous de diffusion, notamment en prévoyant un plus grand débit pour les zones proches des vitres du véhicule. Pour ce faire, la porosité du panneau peut également être modulée en fonction de sa localisation selon au moins une dimension du panneau, par des trous de section variable et/ou une densité de trous variable. REVENDICATIONS 1. Procédé d'aération par diffusion douce pour ventilation, chauffage et/ou climatisation d'un habitacle (H) caractérisé en ce que, au maximum du débit d'air ventilé, le dimensionnement de la diffusion est réglé pour homogénéiser l'air diffusé à une vitesse comprise entre sensiblement 1 et 5 m/s, et préférentiellement entre sensiblement 2 m/s et 4 m/s. 2. Procédé d'aération selon la revendication 1 dans lequel une aération par ventilation directive est combinée au mode de diffusion douce de l'air. 3. Dispositif d'aération d'un habitacle comportant au moins un ventilateur (8) et au moins un conduit (2) de diffusion douce de l'air, présentant à son extrémité ouverte un panneau (4) perméable à l'air qui assure diffusion douce de l'air dans l'habitacle (H), caractérisé en ce que le conduit (2) et/ou la porosité du panneau (4) sont dimensionnès pour que, au maximum du débit d'air ventilé, la vitesse de l'air diffusé est comprise sensiblement dans la gamme de valeurs selon la revendication 1. 4. Dispositif d'aération selon la revendication précédente, caractérise en ce qu'il comporte en outre au moins un conduit d'aération (3), ce conduit étant dimensionné pour que, à débit d'air maximum soufflé par le ventilateur la vitesse de l'air au niveau de buses d'aération (10) est comprise sensiblement entre 2 m/s et 10 m/s, et préférentiellement sensiblement entre 4 m/s et m/s. 5. Dispositif d'aération selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit conduit d'aération (3) et ledit conduit de diffusion douce sont propres à séparer un flux d'air (Fl), provenant d'un conduit commun (1) situé en amont, en au moin s deux flux d'air secondaires (F2, F3) pour la diffusion douce de l'habitacle et pour l'aération de l'habitacle. 6. Dispositif d'aération selon la revendication 3, destiné à un habitacle de véhicule automobile équipé notamment d'un vitrage (7), dans lequel sont prévus au moins deux conduits (2,6) de diffusion d'air propres à séparer un flux d'air (Fl), provenant d'un conduit commun (1) si ' en amont, en au moins deux flux d'air secondaires (F2, F4) pour la diffusion douce de l'air dans habitacle et pour le dégivrage du vitrage (7). 7. Dispositif d'aération selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel les conduits d'air sont dimensionnés pour que le debit d'air du conduit pour la diffusion douce (2) de l'habitacle est compris entre 50% et 95% du débit du conduit commun (1), tandis que le débit d'air du ou des conduits (3) pour l'aération est compris respectivement entre et 5% du débit du conduit commun (1). 8. Dispositif d'aération selon la revendication précédente, dans lequel il est prévu au moins'un volet de répartition (5) des débits d'air des flux F3, F4) des conduits (2, 3, 6) de diffusion douce, d'aération et de dégivrage. 9. Dispositif d'aération selon la revendication précédente, dans lequel la répartition en pourcentages des flux varie linéairement fonction de l'angle d'ouverture du volet (5) suivant les plages complémentaires de valeurs de répartition des flux. 10. Dispositif d'aération selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel l'ouverture (21) du conduit de diffusion douce constitue un enjoliveur unique (23) avec l'ouverture du conduit dégivrage (6) et/ou avec les diffuseurs latéraux de dégivrage des vitres et/ou les grilles de protection des haut-parleurs. 11. Dispositif d'aération selon l'une quelconque revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la porosité du panneau est modulée en fonction de sa localisation selon au moins une dimension du panneau, par des trous de section variable et/ou une densité de trous variable.