Brevet FR2800853A1 — publié le 20010511

La présente invention concerne une installation de climatisation équipée d'échangeurs de calories de type air/eau ou air/gaz où l'air ambiant est réchauffé ou refroidi par un fluide caloporteur circulant dans l'échangeur. L'invention est destinée au chauffage ou au rafraîchissement d'immeubles, et en particulier de pièces d'habitation de logements. On connaît de longue date les appareils vent ilo-convecteurs qui permettent l'apport ou l'extraction de calories dans pièces d'habitation ou locaux dans lesquels ils sont mis en marche. Ces Appareils ventilo-convecteurs sont constitués généralement d'un ou de plusieurs échangeurs de calories disposés dans un coffret. Un ventilateur accélère le débit de l'air autour de l'échangeur qui cède absorbe des calories à l'air rejeté dans la pièce ou le local. Ces appareils n'offrent pas une grande inertie théorique comme celle que procure un appareil de chauffage de type radiateur en fonte. Le fonctionnement du ventilateur génère également du bruit, considéré comme particulièrement gênant lorsque ces appareils fonctionnent en mode chauffage, du fait qu'habituellement, un appareil de chauffage ne génère pas de bruit. Pour qu'apparaisse et se développe le phénomène de convection naturelle dans un appareil de chauffage à fluide caloporteur, on considère que la température de fluide caloporteur doit être supérieure à 60 C, si bien que ces derniers appareils ventilo-convecteurs ne peuvent fonctionner correctement avec des chaudières fonctionnant suivant un mode dit "basse température". Un premier but de l'invention est donc de proposer une installation de climatisation qui offre une grande inertie thermique, qui soit silencieuse et qui puisse fonctionner avec des fluides caloporteurs dont la température peut être inférieure à60 C. A cet effet, l'installation de climatisation pour immeubles comportant aux moins deux échangeurs de calories associés non est remarquable en ce qu'un premier échangeur de calories comporte des moyens pour permettre à l'air ambiant de le traverser par convection naturelle, et en ce qu'un second échangeur de calories est prévu pour recevoir de l'air de l'extérieur de l'immeuble pour le refroidir ou le préchauffer et l'admettre dans l'immeuble. Ainsi, l'installation de climatisation de l'invention permet d'obtenir une grande inertie thermique de la pièce de l'immeuble dans laquelle elle est installée. Selon une autre caractéristique de l'invention, elle est raccordée à l'une des prise d'air du logement d'une ventilation mécanique contrôlée ou ventilation naturelle servant à établir une circulation de l'air extérieur à l'immeuble au travers second échangeur de calories. Selon une autre caractéristique de l'invention, elle comporte une bouche de soufflage de l'air admis disposée en un lieu où son fonctionnement ne perturbe pas la convection naturelle mise en oeuvre dans le second échangeur de calories. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen pour mettre oeuvre la convection naturelle est constitué d'un élément chauffant installé à proximité du premier échangeur de calories pour accroître le gradient de température entre l'ouverture d'entrée d'air et l'ouverture de sortie d'air disposées de part et d'autre du premier échangeur de calories, ledit élément chauffant étant situé entre le premier echangeur de calories et l'ouverture de sortie d'air. L'appareil de climatisation, reprenant les caractéristiques de l'installation de climatisation, fait également partie de l'invention. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints parmi lesquels. la Fig. 1 représente une vue de face d'un appareil de climatisation selon l'invention, la Fig. 2 représente une première vue de côté en coupe d'un appareil de climatisation selon l'invention, la Fig. 3 représente une seconde vue de côté en coupe d'un appareil de climatisation selon l'invention, et la Fig. 4 représente une vue en coupe d'un mur recouvert d'isolant et recevant manière encastrée un appareil de climatisation selon l'invention. A la Fig. 1, l'appareil de climatisation de l'invention est représenté avec sa face avant 101 transparente. L'appareil est constitué de deux compartiments A et B sont avantageusement accolés latéralement comme cela est représenté à cette Fig. Dans une configuration non représentée, les deux boîtiers A et B peuvent être dissociés. Ces deux boîtiers A et B sont destinés respectivement à permettre un préchauffage ou refroidissement de l'air et à un chauffage additionnel de l'air. Lorsqu'ils sont accolés, les deux compartiments A et B n'ont pas leurs volumes internes raccordés et sont donc à l'air admis l'un par rapport l'autre. Le compartiment A comprend au moins un premier échangeur de calories 110, une résistance électrique 120, et un dispositif de captage d'air extérieur 140. La face avant 101 du coffret 100 recouvre les deux compartiments A et B. La partie de la face avant 101 qui recouvre le compartiment A comporte une ouverture d'entrée d'air 102 et une ouverture de sortie d'air 103 disposées respectivement dans les parties basse et haute de la face avant 101 du compartiment A. A l'intérieur du compartiment A est monté au moins un premier échangeur de calories 110 disposé entre l'ouverture d'entrée d'air 102 et l'ouverture de sortie d'air 103. Le premier échangeur de calories 110 est raccordé respectivement par un circuit hydraulique d'entrée 111 et de sortie 112 à une chaudière ou à un groupe de froid. Le premier échangeur de calories 110 reçoit, placé parallèlement à lui et de manière opposée à l'ouverture d'entrée d'air 102, un élément chauffant 120 constitué d'une résistance électrique à la Fig. I . L'élément chauffant 120 est entouré d'un dissipateur thermique 122 destiné à diffuser les calories de ladite résistance électrique lors de son fonctionnement afin d'accroitre le gradient de température entre l'ouverture d'entrée d'air 102 et l'ouverture de sortie d'air 103. De cette manière, le phénomène de convection se développe à l'intérieur du compartiment A et accroît l'échange thermique avec le premier échangeur de calories 110. dispositif de captage d'air extérieur 140 est installé dans le fond du compartiment A. II est destiné à raccorder la partie arrière de l'appareil de climatisation avec l'intérieur du compartiment B. Le dispositif de captage d'air extérieur 140 comprend un canal 142 qui débouche par une première ouverture 144 au travers de la partie arrière de l'appareil de climatisation. Ce canal 142 traverse le compartiment A et débouche par une seconde ouverture 146 dans le compartiment B. Le compartiment B comprend principalement un second échangeur de calories 210, un boîtier de commande électronique 250 et un dispositif d'évacuation des condensats 130. Lorsque les deux compartiments A et B sont accolés, le second échangeur de calories 210 est disposé dans le prolongement de l'échangeur de calories 110. Le premier échangeur 110 mis en oeuvre dans le compartiment A et le second échangeur 210 mis en aeuvre dans le compartiment B peuvent alors n'être dans cas constitués que d'un seul échangeur. Le second échangeur de calories 210 est également disposé entre la seconde ouverture 146 et une bouche de soufflage 220 prévue dans le compartiment B de manière ce qu'un flux d'air sortant de la bouche 144 puisse traverser le second échangeur 210 avant de ressortir par la bouche de soufflage 220. Ladite bouche de soufflage 220 est disposée de préférence dans la face avant 101 recouvrant le compartiment B Un boîtier de commande électronique 250 est installé dans l'un des compartiments A ou B, en l'occurrence, le coffret B à la Fig. 1. Un raccordement électrique 255 permet le raccordement dudit boîtier à une prise de courant standard de type convecteur. Ce boîtier de commande électronique 250 permet la mise sous tension électrique et la régulation de l'élément chauffant 120 en fonction la température relevée par un capteur de température 260 placé à proximité de l'ouverture d'entrée d'air 102. Le boîtier de commande électronique 250 assure également la mise sous tension du dissipateur thermique 122. Un bouton de commande 265 de mise en marche et de présélection de température permet de mettre en oeuvre le boîtier de commande électronique 250 afin qu'il puisse, d'une part, mettre sous tension électrique l'élément chauffant 120 et, d'autre part, faire varier le seuil de mise sous tension électrique de l'élément chauffant 120 en fonction de la température mesurée par le capteur de température 260. Dans la vue coupe de l'appareil de chauffage représenté à la Fig. 2, la première ouverture 144 du canal 142 débouchant au travers de la partie arrière de l'appareil de climatisation est prolongée par un manchon 148 qui est prévu pour entourer une prise d'air P montée dans la paroi d'un mur M d'une pièce d'habitation d'un logement. La prise d'air P est destinée au renouvellement de l'air de la pièce d'habitation d'un logement débouche par conséquent vers l'extérieur du logement. Un dispositif d'évacuation des condensats 130 est représenté dans la vue en coupe de l'appareil de la Fig. 2. Il est destiné à permettre l'évacuation des condensats formé par le contact de l'air sur le second échangeur de calories 210 lorsqu'il est utilisé pour refroidir de l'air, c'est-à-dire lorsque le fluide caloporteur qui le traverse est à une température inférieure à température de la pièce dans lequel est monté l'appareil de climatisation. Il est constitué d'une cuvette 132 destinée à récupérer condenses qui peuvent goutter du premier échangeur de calories 110 et d'un circuit d'évacuation des condensats 136. La cuvette 132 est surmontée d'une plaque d'écoulement 34 inclinée par rapport à l'horizontale et sur laquelle est déposé un tissu absorbant 135 dont une extrémité plonge dans ladite cuvette. Le tissu absorbant 135 est chargé d'évacuer par capillarité condensais vers un lieu d'évaporation, et la plaque d'écoulement 134 est prévue pour canaliser à l'intérieur de la cuvette 132 l'excédent des condensats absorbés 1e tissu absorbant 135. Le circuit d'évacuation des condensats 136 comprend tube d'amenée d'air extérieur 137a, un tube de rejet 137b ainsi que des détecteurs de niveau minimum 139a et maximum 139b de la cuvette 132. Les extrémités des tubes 137a et 137b situées dans le compartiment B débouchent à proximité d'une extrémité du tissu absorbant 135. Les autres extrémités des tubes 137a et 137b débouchent à l'extérieur du compartiment B et sont prévues pour se raccorder respectivement à des manchons Ma et Mb traversant le mur M. Au moins un micro-ventilateur 138 est monté à l'intérieur de l'un des tubes 137a ou 137b. Le micro-ventilateur 138 peut être mis en marche lorsque le détecteur de niveau de cuve minimum 139a installé dans la cuvette 132 dans sa partie basse détecte la présence de condensais dans la cuvette l32. Ainsi, lors de la mise en marche de ce micro-ventilateur 138, flux d'air balaie l'une des extrémités du tissu absorbant 135 afin d'évacuer les condensats le tube de rejet 137b comme l'indique les flèche E. Le détecteur de niveau maximum 139b installé également dans cuvette 132 dans sa partie haute est chargé d'interrompre la circulation du fluide caloporteur dans le second échangeur de calories 210 lorsqu'il détecte la présence de condenses dans la cuvette 132. Un appareil de climatisation est représenté à la Fig. 4 encastré à l'intérieur de panneaux isolants I recouvrant la face d'un mur M. Le fond de l'appareil de climatisation est recouvert d'un isolant thermique T dont l'épaisseur est inférieure à celle des panneaux isolants 1. De la sorte, la partie encastrée de l'appareil de climatisation permet de réduire d'autant l'épaisseur apparente dudit appareil de climatisation. L'appareil de climatisation de l'invention doit être installé dans une pièce d'un immeuble ou d'habitation de logements que l'on souhaite chauffer ou rafraîchir. La pièce doit etre équipée soit d'une ventilation mécanique contrôlée soit d'une ventilation manuelle. L'appareil doit être installé contre un mur M pourvu d'une prise d'air P. Le manchon 148 est monté de manière à entourer la prise d'air P. Les raccordements hydrauliques 111, 112 et électriques 255 sont effectués. En mode climatisation par la chaleur, la chaudière délivre un fluide caloporteur vers les échangeurs de calories 110 et 220. Le fonctionnement de la ventilation mécanique contrôlée ou ventilation naturelle une dépression dans le local, ce qui permet à l'air extérieur de l'immeuble de pénétrer dans la pièce par la prise d'air P. L'air admis est conduit au travers du canal 142 puis débouche dans le compartiment B dans lequel le second échangeur de calories 21 0 cède ses calories à l'air admis. L'air extérieur préchauffé est admis dans la pièce de l'immeuble la bouche de soufflage 220 comme l'exprime les flèches C. De préférence, la température du fluide caloporteur est inférieure ' 60 C, ce qui permet le fonctionnement de l'appareil de climatisation avec une chaudière fonctionnant en mode dit "basse température". La température de l'air admis préchauffé est comprise alors entre 30 0 C et 40 0 C. L'air admis préchauffé procure une grande inertie thermique dans la pièce chauffée de l'immeuble, dans la mesure où cet air est admis en continu. L'absence d'admission d'air froid dans la piece apporte un sentiment de confort. Le premier échangeur de calories 110 installé dans le compartiment A fonctionne par convection naturelle et est utilisé en tant que chauffage additionnel. La température du fluide caloporteur, lorsqu'elle est inférieure à 60 C, ne permet pas la mise en #uvre du phénomène de convection naturelle de part et d'autre du premier échangeur de calories 110. Tout au plus, la convection naturelle est extrêmement réduite et procure une puissance limitée de chauffage au premier échangeur calories 110. Lorsque les occupants de la pièce de l'immeuble désirent une température plus élevée du local, ils manaeuvrent le bouton 260 et présélectionnent une température souhaitée. L'élément chauffant 120, en l'occurrence la résistance électrique, est mis sous tension et la température du dissipateur thermique 122 s'élève de manière à développer dans de grandes proportions le phénomène de convection naturelle autour du premier échangeur de calories 110. De l'air du local pénètre alors par l'ouverture d'entrée d'air 102. Le premier échangeur de calories 110 cède aussitôt des calories ce flux d'air ascendant et le dissipateur 122 cède également des calories au flux d'air ascendant. L'air du local ressort réchauffé par l'ouverture de sortie d'air 103, puis est diffusé dans le local comme le montre les flèches D à la Fig. 1. En mode chauffage, environ un tiers de la puissance de chauffage est fourni par chacun des échangeurs de calories 110 et 210, et un tiers par l'élément chauffant 120. En mode climatisation par le froid, le groupe de froid délivre un fluide caloporteur vers les échangeurs de calories 110 et 210. Le fonctionnement de la ventilation mécanique contrôlée ou la ventilation naturelle crée une dépression dans le local, ce qui permet à de l'air extérieur au bâtiment de pénétrer dans la pièce de l'immeuble au travers du compartiment B dans lequel le second échangeur de calories 210 reprend des calories à l'air admis. L'air extérieur refroidi est admis dans la pièce de l'immeuble par la bouche de soufflage 220 comme l'exprime les flèches C à la Fig. 1 . L'air admis refroidi procure une grande inertie thermique dans la pièce chauffée de l'immeuble, dans la mesure où cet air est admis en continu à une température inférieure à la température ambiante. L'appareil de climatisation, lorsque le chauffage additionnel est mis en oeuvre, possede un temps de réponse réduit, comparable à celui d'un convecteur électrique. Les deux tiers de la puissance de l'appareil de climatisation sont simplement contrôlés par un thermostat électrique sans avoir à intervenir sur le fonctionnement de la chaudière. L'appareil de climatisation de l'invention est également silencieux son encombrement au regard de sa puissance est faible. En mode chauffage, le second échangeur de calories assure les besoins de chauffage liés aux déperditions calorifiques causées par le renouvellement l'air, ainsi 'une partie des autres besoins calorifiques. Par exemple, lorsque la température extérieure est supérieure égale à 10 C, le second échangeur de calories assure à lui seul pratiquement l'ensemble des besoins de chauffage. REVENDICATIONS 1) Installation de climatisation pour immeubles comportant au moins deux échangeurs de calories associés ou non de type air/eau, caractérisée en ce qu'un premier échangeur de calories (110) comporte des moyens pour permettre à l'air ambiant de le traverser par convection naturelle, et en ce qu'un second échangeur de calories (210) est prévu pour recevoir de l'air de l'extérieur de l'immeuble pour le refroidir ou le préchauffer et l'admettre dans l'immeuble. 2) Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est raccordée à l'une des prises d'air (P) du logement d'une ventilation mécanique contrôlée ou ventilation naturelle servant à établir une circulation de l'air extérieur l'immeuble au travers du second échangeur de calories (2 3) Installation de climatisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une bouche de soufflage (220) de l'air admis disposée en un lieu où son fonctionnement ne perturbe pas la convection naturelle mise en oeuvre dans le second échangeur de calories (210). 4) Installation de climatisation comportant une face avant (101) selon la revendication 3, caractérisée en ce que la bouche de soufflage (220) de l'air admis est disposée dans la face avant (10l). 5) Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen pour mettre en oeuvre la convection naturelle est constitué d'un élément chauffant (120) installé à proximité du premier échangeur de calories (110) pour accroitre le gradient de température entre l'ouverture d'entrée d'air (102) et une ouverture de sortie d'air (l03) disposées de part et d'autre du premier échangeur de calories (110), ledit élément chauffant (120) étant situé entre le premier échangeur de calories (110) et l'ouverture de sortie d'air (l03). 6) Appareil de climatisation comportant deux compartiments et B accolés et étanches à l'air admis l'un par rapport à l'autre dans lesquels sont disposés respectivement un premier et un second échangeurs de calories (110, 210), caractérisé en ce que l'échangeur de calories (110) comporte des moyens pour permettre à l'air ambiant de le traverser par convection naturelle, en ce que le second échangeur de calories (210) est prévu pour recevoir de l'air de l'extérieur de l'immeuble pour le refroidir ou le préchauffer et l'admettre dans l'immeuble. 7) Appareil de climatisation selon la revendication 6, caractérisé en ce que le second échangeur de calories (210) est prévu pour être traversé par un flux d'air collecté l'arrière dudit appareil par un dispositif de captage d'air extérieur (l40) constitué d'un canal (142) et d'un manchon (148). 8) Appareil de climatisation selon la revendication 6 ou 7, dont le compartiment A comporte une ouverture d'entrée d'air (102) et le compartiment B comporte une bouche de soufflage (220), caractérisé en ce que la bouche de soufflage (220) est disposée dans la face avant (101) recouvrant le compartiment B. 9) Appareil de climatisation selon l'une des revendications 6 8, caractérisé en ce qu'un élément chauffant (120) est monté entre le premier échangeur de calories (110) et une ouverture de sortie d'air (l03). 10) Appareil de climatisation selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément chauffant (l20) est une résistance électrique. 11) Appareil de climatisation selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la mise en marche de l'élément chauffant (120) est conditionnée par un seuil de température mesuré à la première ouverture d'entrée d'air (l02). 12) Appareil de climatisation selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'un dispositif d'évacuation des condensais (l30) constitué d'une cuvette (132) munie d'une plaque d'écoulement (134) recouverte d'un tissu absorbant (13S) chargé de conduire par capillarité les condensats produit par l'un ou l'autre des échangeurs de calories (110, 210) entre un tube d'amenée d'air extérieur (137a) et un tube de rejet (137b).