Brevet FR2805601A1 — publié le 20010831

La présente invention a pour objet un groupe de ventilation auto-piloté à régulation électronique fonctionnant en extraction ou en soufflage, permettant de maîtriser des débits, quelles que soient les utilisations de ventilation, notamment variations du nombre et de la nature des prises d'air, variations continues de débit, ou les variations d'environnement, notamment chutes de tension électrique de l'alimentation ventilateur, variation de la contre-pression due au vent, tout en optimisant la consommation et l'acoustique, pour un ventilateur quelconque. Dans les logements collectifs ou individuels, ou dans les locaux a usage économique ou industriel, la ventilation doit assurer un minimum de renouvellement d'air, nécessaire pour l'hygiène, la qualité de l'air et la pérennité du bâtiment. Toutefois, une ventilation dont les débits ne sont maîtrisés peut entraîner des pertes thermiques importantes pour le local. De ce fait, les systèmes de ventilation ont pour vocation de rendre débits de renouvellement d'air les plus stables possible, tout en respectant des contraintes de valeurs minimales de débit à assurer. Une solution connue à ce jour consiste à disposer, sur les conduits d'aspiration, des organes mécaniques qui adaptent leur section aux différences de pression et régulent ainsi le débit. Ces dispositifs de régulation de débit sont associés à un ventilateur dont la pression augmente avec la diminution de débit. Bien que ces ventilateurs acceptent une large plage de pression différentielle, ils présentent l'inconvénient acoustique majeur de générer un niveau sonore croissant avec l'augmentation de pression différentielle. Ainsi, pour des faibles débits, le bruit généré est plus important, ce qui contraint souvent les fabricants à proposer une gamme importante de motorisations pour s'adapter aux différentes configurations de débits et pour ne générer une surconsommation inutile. II existe également en matière de ventilation besoins de modulation du débit dans une même configuration. Ces besoins peuvent être liés à une augmentation la pollution ou de l'humidité due à la présence humaine. Dans ce cas, les variations de débit peuvent être continues et sont souvent associées à un ventilateur spécifique dit "à courbe plate", c'est-à-dire assurant une pression assez stable pour la plage de débit considérée. D'autres besoins de ventilation sont liés à des pollutions spécifiques brutales, par exemple passage à un débit supplémentaire en cuisine lors de cuissons, passage à un débit supplémentaire en salle de bain lors de douches. Ce cas est généralement traité une double vitesse des ventilateurs qui adaptent la pression, mais uniquement pour deux débits connus et stabilisés, ce qui multiplie le nombre produits dès que l'on souhaite plus de deux débits distincts ou plusieurs couples de débits. Le but de l'invention est de fournir un groupe de ventilation muni d'un dispositif de régulation lui permettant de s'adapter automatiquement aux différentes configurations de débit necessitées par un local tel qu'un logement, avec une seule et même motorisation, qui est une motorisation classique, en optimisant l'acoustique et la consommation. A cet effet, le groupe de ventilation qu'elle concerne, comportant un ventilateur entraîné électriquement, monté à intérieur d'un caisson dans lequel débouchent plusieurs conduits en liaison avec une ou plusieurs pièces, est caractérisé en ce qu'il comporte orifices de section déterminée, et un capteur de pression différentielle mesurant la différence de pression entre deux points prédéterminés, cette valeur étant transmise à un dispositif d'analyse et de pilotage, qui compare la valeur de pression différentielle à une valeur de référence et pilote ventilateur, de telle sorte qu'il accélère ou ralentisse sa vitesse de rotation, afin de maintenir la valeur de la pression différentielle constante et egale à la valeur de référence, pour maintenir le débit souhaité aux orifices précités. Cette solution permet de régler une pression différentielle résulte une maîtrise des débits aux bornes de conduits possédant sections de passage et de taille connues. II est ainsi possible de se soustraire au bruit lié à l'augmentation de pression par baisse des débits, et se soustraire à la mise oeuvre d'un ventilateur spécifique très onéreux. Ainsi, l'invention permet de remplacer des organes mécaniques de réglage de débit par de simples orifices calibrés et soigneusement profilés, ce qui réduit considérablement le coût global de maîtrise des débits. L'invention peut même convenir dans installations comportant des bouches à débit variable, dans lesquelles la section de passage dépend d'un besoin de ventilation et est independante de la pression à ses bornes. Dans ce cas, c'est chaque bouche qui remplit le role d'un orifice calibré. Suivant une caractéristique de l'invention, le dispositif pilotage agit sur le niveau de tension d'alimentation ou sur la forme courant d'alimentation du ventilateur. Selon que le ventilateur est à courant continu ou à courant alternatif, le pilotage peut se faire sur la variation tension ou de fréquence, ou par hachage du courant d'alimentation. Il en résulte une consommation toujours adaptée aux besoins ventilation avec un niveau sonore faible même à petit débit, et une large couverture des configurations possibles. Suivant une première forme d'exécution de ce groupe, les débits de ventilation aux orifices de section déterminée sont maîtrisés en controlant la pression absolue du caisson, c'est-à-dire la différence pression entre l'intérieur et l'extérieur du caisson. Cette solution convient bien avec un réseau dans lequel pertes de charge sont équilibrées sur les différents conduits d'aspiration et dans cas où ces conduits d'aspiration sont courts. Selon une autre forme d'exécution de ce groupe, les débits de ventilation aux orifices de section déterminée sont maîtrisés en contrôlant la pression différentielle de part et d'autre d'un orifice calibré appartenant au caisson, ou de part et d'autre d'un orifice calibré, tel qu'une bouche d'extraction ou d'insufflation d'air débouchant dans une pièce, et de section constante ou de section variable. Suivant une possibilité dans ce cas, les débits aux orifices calibres de section constante ou de section variable, tels qu'une bouche d'extraction ou d'insufflation d'air débouchant dans une pièce sont maîtrisés en contrôlant la pression différentielle de part et d'autre de orifice, la pression extérieure au caisson étant égale à celle de la pièce. Selon une autre forme d'exécution de ce groupe, le capteur pression différentielle mesure la différence de pression entre au moins un point situé sur un conduit d'air et l'intérieur du caisson. Avantageusement, dans ce cas, et afin d'améliorer la précision de la régulation du débit, le capteur de pression différentielle mesure la différence de pression entre la moyenne des pressions à l'intérieur de plusieurs conduits de passage d'air et l'intérieur du caisson, plusieurs tubes débouchant dans les conduits convergeant en un tube, qui est relié au capteur. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de ce groupe de ventilation auto-piloté à régulation électronique Figure 1 est une vue en perspective éclatée du caisson de ventilation destiné à remplir les besoins de base de débit fixe ; Figures 2 à 4 sont trois vues schématiques illustrant trois possibilités de raccordement de mesure de la pression différentielle pour réaliser le pilotage du caisson de ventilation ; Figures 5 et 6 sont des vues similaires aux figures 3 et 4, dans le cas 'une installation dans laquelle le caisson de ventilation est associ' à des bouches à variation de section. L'installation représentée à la figure 1 comprend un caisson 2 équipé 'un ventilateur 3 comprenant un moteur électrique. Le caisson 2 est équipé de trois piquages 4, 5 et 6 permettant le montage de trois orifices calibrés 21, 22 et 23, et de trois conduits 7, dont seul l'un est représenté au dessin. Chaque conduit 7 débouche par son autre extrémité dans une pièce, au niveau de laquelle il est équipé d'une simple grille esthétique 24. Un capteur de pression différentielle 9 est monté à l'intérieur du caisson, qui est relié à un boîtier 10 d'analyse de la pression différentielle et de pilotage du ventilateur en agissant sur l'alimentation électrique 12 de celui-ci. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 2, le capteur de pression différentielle mesure la pression absolue du caisson, c'est ' dire la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du caisson. cet effet, un tube de prise de pression 13 débouche à l'extérieur du caisson et un autre tube de prise de pression 14 débouche à l'intérieur du caisson. La figure 3 représente une seconde forme d'exécution de cette installation dans laquelle les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Dans ce cas, le capteur de pression 9 mesure la différence de pression entre l'intérieur du caisson et un endroit 16 situé sur le conduit 7 au-delà de l'orifice 23 par rapport au caisson. La figure 4 représente une troisième forme d'exécution dans laquelle les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment. Dans ce cas, trois tubes respectivement 17, 18 et 19 qui se rejoignent en un tube commun 20 relié au capteur de pression 9, permettent de prendre la pression moyenne dans les conduits raccordés aux piquages 4, 5 et 6. Le capteur de pression prend également la pression ' l'intérieur du caisson par l'intermédiaire du tube 14. Le capteur mesure la différence de pression entre la pression moyenne à l'intérieur des conduits la pression à l'intérieur du caisson, les orifices 21, 22 et étant disposés entre les prises de pression. Dans la forme d'exécution représentée à la figure dans laquelle les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références que précédemment, l'orifice 23 est remplacé par une bouche 8 débouchant dans une pièce dont la ventilation est à assurer, et la pression différentielle mesurée entre un point 16 débouchant dans le conduit 7 entre la bouche 8 et le caisson, et une prise 13 de pression à l'extérieur du caisson. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 6, qui correspond à la forme d'exécution représentée à la figure 4, l'orifice 23 se trouve remplacé par une bouche 8 débouchant dans la pièce dont la ventilation est à assurer, la pression différentielle mesurée étant obtenue à partir de la mesure de la moyenne des pressions des conduits et la pression extérieure au caisson obtenue par mesure au niveau de prise 3. Dans tous les cas, la vitesse du ventilateur est adaptée pour maintenir constante la différence de pression mesurée par le capteur 9. Un intérêt supplémentaire du dispositif selon l'invention réside dans l'unicité de la motorisation, quel que soit le nombre de piquages, qui peuvent varier par exemple de un à quatre, et auxquels peuvent être raccordés des conduits de circulation d'air, sans pénaliser la performance. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un caisson de ventilation régulée permettant soit une grande stabilité des débits soit une auto-adaptation aux variations de débit avec une seule même motorisation dans le caisson, tout en optimisant l'acousti et la consommation. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif, décrites ci-dessus à titre d'exemples non limitatifs, elle en embrasse au contraire toutes les variantes. C'est ainsi notamment qu'il serait possible de réaliser un caisson de ventilation dont la regulation serait obtenue à partir d'autres différences pression, ou qu'il serait possible de combiner différemment certaines mesures de différence pression ou qu'il serait possible de combiner les differences de pression fournies par deux capteurs, par exemple en les adressant au même boîtier analyse et de pilotage, en privilégiant la mesure qui favorise les meilleures conditions de fonctionnement du ventilateur. REVENDICATIONS 1. Groupe de ventilation auto-piloté à régulation électronique fonctionnant en extraction ou en soufflage, comportant un ventilateur (3) entraîné électriquement, monté à l'intérieur d'un caisson (2) dans lequel debouchent plusieurs conduits (7) en liaison avec une ou plusieurs pièces, caractérisé en ce qu'il comporte des orifices de section déterminée (8, 21, 23), et un capteur de pression différentielle (9) mesurant la différence de pression entre deux points prédéterminés, cette valeur étant transmise à un dispositif (10) d'analyse et de pilotage, qui compare la valeur de pression différentielle à une valeur de référence et pilote le ventilateur (3), telle sorte qu'il accélère ou ralentisse sa vitesse de rotation, afin de maintenir la valeur de la pression différentielle constante et égale à valeur référence, pour maintenir le débit souhaité aux orifices précités. 2. Groupe de ventilation selon la revendication 1, caracterisé en ce que le dispositif de pilotage (10) agit sur le niveau de tension d'alimentation ou sur la forme du courant d'alimentation du ventilateur (3). 3. Groupe de ventilation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les débits de ventilation aux orifices (8, 21, 23) section déterminée sont maîtrisés en contrôlant la pression absolue du caisson (2), c'est-à-dire la différence de pression entre l'intérieur 4) et 'extérieur (13) du caisson (2). 4. Groupe de ventilation selon l'une des revendications et 2, caractérisé en ce que les débits de ventilation aux orifices (21, 22, 23) de section déterminée sont maîtrisés en contrôlant la pression différentielle de part et d'autre (14, 16) d'un orifice calibré (21, 22) appartenant au caisson (2), ou de part et d'autre (13, 16) d'un orifice calibré, tel qu'une bouche d'extraction ou d'insufflation d'air (8) débouchant dans une pièce, et de section constante ou de section variable. 5. Groupe de ventilation selon la revendication 4, caractérisé en ce que les débits aux orifices calibrés (21, 22, 23, 8) de section constante ou de section variable, tels qu'une bouche (8) d'extraction ou d'insufflation d'air débouchant dans une pièce sont maîtrisés en contrôlant la pression différentielle de part et d'autre de cet orifice, la pression extérieure au caisson étant égale à celle de la pièce. 6. Groupe de ventilation selon l'une des revendications et 2, caracterisé en ce que le capteur de pression différentielle (9) mesure la différence de pression entre au moins un point situé sur un conduit 'air et l'intérieur du caisson. 7. Groupe de ventilation selon la revendication 6, caracterisé en ce le capteur de pression différentielle (9) mesure la différence de pression entre la moyenne des pressions à l'intérieur de plusieurs conduits de passage d'air et l'intérieur du caisson (2), plusieurs tubes (17, 18, 19) débouchant dans les conduits (7) convergeant en un tube (20), qui est relié au capteur (9).