Brevet FR2817022A1 — publié le 20020524

INSTALLATION DE CONDITIONNEMENT D'AIR INTERIEUR COMPORTANT AU MOINS UNE UNITE DE REFROIDISSEMENT A POUVOIR DECONTAMINANT. La présente invention à pour objet une installation de conditionnement d'air intérieur destiné à la régénération de l'atmosphère de salles propres telles que des salles d'affinage des produits alimentaires et autres dans lesquelles doivent être maintenues des conditions strictes de température, d'hygrométrie d'hygiène et d'asepsie, le taux de poussières, de bactéries, et autres agents contaminants devant répondre aux normes imposées Les installations de conditionnement d'air intérieur, connues possèdent une chambre d'entrée d'air en aval de laquelle est disposée une unité de refroidissement de l'air à traiter Cet air refroidi, en sortie de cette unité pénètre dans une chambre de sortie d'air dans laquelle est installée une unité d'humidification qui projette des gouttelettes d'eau dans le flux d'air refroidi. Ensuite cet air froid et humidifié est éventuellement réchauffé de réchauffage pour parvenir à une température compatible à celle de l'enceinte dans laquelle il doit être introduit. Un jeu de filtres est disposé sur le circuit de traitement de l'air afin d'extraire un maximum de poussières et d'agents contaminants. Un ou plusieurs ventilateurs sont disposés dans le circuit de traitement pour propulser, sous régime laminaire, l'air au travers des différents éléments de traitement et ce depuis la chambre d'entrée d'air vers la bouche de sortie que possède l'unité de conditionnement. Cette bouche de sortie est connectée à la bouche d'entrée d'air de la salle de traitement Le problème que peut poser ce genre d'installation est l'engorgement des filtres de dépoussiérage ; on cherche donc à extraire le maximum de poussière 5 avant que l'air ne parvienne à ces filtres On sait que ces poussières se déposent en partie sur les éléments des unités de refroidissement et de réchauffement pour cette raison sont prévues des unités de lavage des surfaces empoussiérées utilisant un liquide de nettoyage approprié qui peut être constitué par de l'eau additionnée d'une solution de lavage. Le liquide de nettoyage après avoir ruisselé sur les surfaces à nettoyer s'écoule par gravité vers l'extérieur en emportant les poussières en dehors du circuit de traitement de l'air. Le but de la présente invention est d'améliorer la capacité d'élimination des poussières de l'installation de conditionnement À cet effet, l'installation selon la présente invention se caractérise essentiellement en ce que' - l'unité de refroidissement comprend une pluralité d'éléments tubulaires lisses intérieurement, disposés en batterie et traversés chacun par l'air à traiter, ces éléments tubulaires étant réalisé en une matière présentant un bon coefficient de transmission thermique et étant au contact par leur surface externe avec un fluide de refroidissement afin que l'air à traiter lors de son passage dans les éléments tubulaires soit refroidi, - le passage de l'air dans les éléments tubulaires s'effectue sous régime turbulent. Le régime turbulent combiné avec le refroidissement de l'air entraîne une condensation en gouttelettes de l'eau contenue dans l'air, cette condensation en gouttelettes s'effectuant autour des particules transportées par l'air. En fait ces particules sont des noyaux constituant amorce de condensation. Sous l'effet des turbulences régnant dans les éléments tubulaires, les gouttelettes viennent au contact de la face interne des éléments tubulaires. Par effet de surface, ces gouttelettes demeurent au contact des faces internes lisses. On réalise ainsi un piégeage des particules dés la première étape de traitement de l'air. Les essais effectués ont démontré une efficacité d'environ 10 à 15%. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments tubulaires sont inclinés par rapport à l'horizontale, vers la chambre d'entrée d'air de façon que les gouttelettes formées puissent s'écouler par gravité le long de la surface Interne des éléments tubulaires, vers l'extrémité amont de ces derniers. Selon une autre caractéristique de l'invention, est prévu dans la chambre d'entrée d'air sous les orifices amont des éléments tubulaires un bac de récupération des gouttelettes s'écoulant des éléments tubulaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments tubulaires sont verticaux. On facilite ainsi l'écoulement des gouttelettes le long des faces Internes lisses des éléments tubulaires et vers le bac de récupération. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description d'une forme préférée de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés en lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation selon l'invention, - la figure 2 est une vue de face de l'unité de refroidissement, - la figure 3 est une vue de dessus de détail de l'unité de refroidissement. Telle que représentée, l'installation de conditionnement d'air intérieur comprend principalement au moins un ventilateur 1 générant un flux d'air à traiter, au moins une chambre 2 d'entrée d'air à traiter, au moins une chambre 3 de sortie d'air traité à laquelle est connectée une gaine de soufflage d'air traité raccordée à bouche d'entrée d'une salle dans laquelle doivent être maintenues des conditions strictes de propreté, d'humidité, de température, et d'asepsie. Entre la chambre d'entrée d'air et la chambre de sortie d'air est disposée une unité de refroidissement 5 constituée par un échangeur thermique. Cette unité de refroidissement traversée par l'intégralité du flux d'air assure la communication entre la chambre d'entrée 2 et la chambre de sortie 3. Une unité 6 de réchauffement d'air constituée par un échangeur thermique ou autre est disposée dans la chambre 3. Des systèmes de nettoyage 7 des unités de refroidissement et de réchauffement peuvent être disposées dans la chambre de sortie d'air 3 en aval de ces unités. Préférentiellement le ventilateur 1 est disposé dans la chambre 3. Selon la forme préférée de réalisation, la chambre d'entrée d'air, l'unité de refroidissement et la chambre de sortie d'air sont axialement alignées pour minimiser les pertes de charge et réduire la puissance requise pour assurer le fonctionnement de l'installation. Conformément à l'invention, l'unité de refroidissement 5 comprend une pluralité d'éléments tubulaires 5a, rectilignes, verticaux, lisses intérieurement, de section droite interne de contour circulaire, disposés en batterie et traversés par l'air à traiter, ces éléments tubulaires 5a étant réalisés en une matière présentant un bon coefficient de transmission thermique par exemple en acier inoxydable et étant au contact par leur surface externe avec un fluide de refroidissement afin que l'air à traiter, lors de son passage dans les éléments tubulaires 5a soit refroidi. De plus le passage de l'air dans les éléments tubulaires 5a s'effectue sous régime turbulent de sorte qu'est assurée dans les éléments tubulaires, une décontamination par condensation d'eau autour des particules transportées par l'air à traiter. On comprend que cette condensation ne se produit pas seulement sur les faces internes des éléments tubulaires 5a mais surtout dans le volume d'air que ses derniers déterminent. Le régime turbulent apparaît lorsque la vitesse de l'air dans chaque élément tubulaire 5a atteint une valeur critique dépendant notamment de la section interne de l'élément tubulaire. Cette vitesse critique est facilement atteinte en augmentant la puissance du ventilateur 1 ou bien en diminuant la section interne des éléments tubulaires 5a. Les tourbillons d'air qui se produisent dans chaque élément tubulaire outre de favoriser la condensation de l'humidité de l'air autour des particules débarrassent les faces internes des éléments tubulaires 5a, des particules qui s'y seraient déposées Les gouttelettes formées dans les éléments tubulaires 5a viennent, sous l'effet des turbulences, au contact des faces internes de ces éléments 5a et se trouvent piégées sur ces dernières. Sous l'effet de la force de gravité, les gouttelettes s'écoulent le long des faces Internes des éléments tubulaires vers les extrémités amont de ces derniers. A ce niveau les gouttelettes s'écoulent vers un bac de récupération 8 installé dans la chambre d'entrée d'air 2 sous les éléments tubulaires 5a. on assure ainsi le drainage des particules hors du circuit de traitement. Selon une forme préférée de réalisation, l'unité de refroidissement 5 comprend un caisson étanche 5b comprenant une face amont tournée vers la chambre d'entrée d'air et une face aval tournée vers la chambre 3 de sortie d'air, dans lequel sont disposés des éléments tubulaires 5a d'égales longueurs, verticaux, parallèles espacés les uns des autres, chaque élément tubulaire par son extrémité amont débouchant dans la face amont du caisson 5b et par son extrémité aval dans la face aval du caisson, lesdits éléments tubulaires 5a baignant dans un fluide de refroidissement introduit dans le caisson 5b. En tant que fluide de refroidissement est principalement utilisé de l'eau glacée mais tout autre fluide pourra être utilisé. Le caisson (5b) comprend une tubulure d'entrée du fluide de refroidissement et une tubulure de sortie du fluide opposée à la précédente selon par exemple une diagonale. Le fluide refroidissement est mis en mouvement entre la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie par tout moyen approprié et passe entre les éléments tubulaires. Selon une forme particulièrement avantageuse de l'invention, les éléments tubulaires 5a en extrémités amont et aval comportent des évasements 9 de section droite polygonale, déterminant en extrémité, des lèvres de jointoiement 10. Ces éléments tubulaires 5a sont joints les uns aux autres de manière étanche par leurs lèvres de jointoiement 10. Dans la pratique, les lèvres sont soudées les unes aux autres, et forment les faces amont et aval du caisson. La soudure des lèvres 10, outre la liaison des éléments tubulaires 5a les uns autres, assure l'étanchéité du caisson au niveau des faces amont et aval. Les évasements 9 en constituant entretoise maintiennent les éléments tubulaires à écartement les uns des autres ce qui ménage entre eux des Intervalles d'écoulement du fluide de refroidissement. Selon la forme préférée de réalisation la section droite des évasements (9) des éléments tubulaires 10 et le contour des lèvres de jointement 9 sont de forme carrée, mais, en variante, elles peuvent être de forme rectangulaire ou hexagonale. Il va de soit que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDCATIONS 1/Installation de conditionnement d'air intérieur dotée d'au moins un ventilateur (1) générant un flux d'air à traiter, d'au moins une chambre (2) d'entrée d'air à traiter, d'au moins une chambre (3) de sortie de l'air traité comportant une bouche de sortie d'air traité, et d'au moins une unité (5) de refroidissement de l'air, disposée entre la chambre d'entrée d'air (2) et la chambre de sortie d'air (3) et assurant la communication entre ces deux chambres, caractérisée en ce que. - l'unité de refroidissement (5) comprend une pluralité d'éléments tubulaires (5a) lisses intérieurement, disposés en batterie et traversés chacun par l'air à traiter, ces éléments tubulaires (5a) étant réalisés en une matière présentant un bon coefficient de transmission thermique et étant au contact, par leur surface externe, d'un fluide de refroidissement afin que l'air à traiter lors de son passage dans les éléments tubulaires soit refroidi, - le passage de l'air dans les éléments tubulaires (5a) s'effectue sous régime turbulent de façon qu'en combinaison avec le refroidissement soit produite une condensation de l'eau contenue dans l'air, sur les particules transportées par l'air, visant à piéger lesdites particules. 21 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les éléments tubulaires (5a) sont inclinés par rapport à l'horizontale, vers la chambre d'entrée d'air (2) de façon que les gouttelettes formées puissent s'écouler par gravité le long de la surface interne des éléments tubulaires (5a), vers l'extrémité amont de ces derniers. 3/Installation selon la revendication 2, caractérisée par un bac (8) de récupération des gouttelettes s'écoulant des éléments tubulaires, ledit bac (8) étant installé dans la chambre d'entrée d'air (2) sous les orifices amont des éléments tubulaires (5a). 41 Installation selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce que les éléments tubulaires (5a) sont verticaux. 5/Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de refroidissement (5) comprend un caisson étanche (5b) comprenant une face amont tournée vers la chambre d'entrée d'air et une face aval tournée vers la chambre (3) de sortie d'air, dans lequel sont disposés des éléments tubulaires (5a) d'égales longueurs, verticaux, parallèles espacés les uns des autres chaque élément tubulaire par son extrémité amont débouchant dans la face amont du caisson (5b) et par son extrémité aval dans la face aval du caisson, lesdits éléments tubulaires (5a) baignant dans un fluide de refroidissement introduit dans le caisson (5b). 6/Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le caisson (5b) comprend une tubulure d'entrée du fluide de refroidissement et une tubulure de sortie du fluide opposée à la précédente 7/Installation selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisée en ce que les éléments tubulaires (5a), en extrémités amont et aval, comportent des évasements (9) de section droite polygonale, déterminant en extrémité, des lèvres de jointoiement (10), lesdits éléments tubulaires (5a) étant joints les uns aux autres de manière étanche par leurs lèvres de jointoiement (10). 8/Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la section droite des évasements (9) des éléments tubulaires (10) et le contour des lèvres de jointement (9) sont de forme carrée. 9/Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les éléments tubulaires (5a) présentent une section droite interne de contour circulaire. 10/Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le ventilateur (1) est disposé dans la chambre (3) de sortie d'air.