Brevet FR2831946A1 — publié le 20030509

Cette invention concerne une unité de ventilation comprenant un échangeur de chaleur, des moyens de ventilation pour créer un premier courant d'air amenant de l'air qui se trouve à l'extérieur d'une pièce à aérer dans cette pièce via l'échangeur de chaleur, et pour créer un deuxième courant d'air évacuant l'air qui se trouve dans la pièce concernée vers l'extérieur via l'échangeur de chaleur. Cette invention se rapporte plus spécifiquement à des unités de ventilation qui fonctionnent en tant qu'unités autonomes et provoquent une ventilation forcée, par exemple au moyen d'un ou plusieurs ventilateurs. Elles sont encastrées dans un mur, par exemple au-dessus ou à côté d'une fenêtre ou d'une porte, pour assurer l'aération d'une pièce. Par aération, on entend l'amenée et l'évacuation d'air, avec transmission partielle de la chaleur de l'air évacué à l'air amené par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur. De cette manière, on récupère une partie de la chaleur qui est évacuée de la pièce en même temps que l'air. Des installations connues fonctionnent selon le principe de la ventilation mécanique décentralisée. Le terme décentralisé est utilisé ici dans le sens d' autonome , ce qui implique que chaque unité prend en charge l'amenée et l'évacuation de l'air ; et ce contrairement aux systèmes centralisés qui se chargent d'amener l'air dans les différentes pièces (les pièces dites'sèches'), mais avec lesquels l'évacuation de l'air de plusieurs pièces est réalisée en un lieu central (généralement dans les pièces dites 'humides') où se trouve aussi l'échangeur de chaleur. Dans le cas de la ventilation mécanique, tant l'amenée que l'évacuation de l'air s'effectuent au moyen de ventilateurs. D'autres systèmes de ventilation sont munis de grilles par lesquelles l'air se déplace sous l'influence de différences de pression ou de température. Les systèmes connus possèdent un premier ventilateur qui souffle de l'air frais venant de l'extérieur dans la pièce à aérer, un deuxième ventilateur qui évacue l'air intérieur vicié vers l'extérieur et un échangeur de chaleur, dans la plupart des cas un échangeur de chaleur à contre-courant ou à plaques, pour la récupération de l'énergie, c'est-à-dire que l'énergie de l'air intérieur chaud et vicié est transmise (pendant le transport) au matériau bon conducteur de l'échangeur de chaleur (généralement de l'aluminium) et recueillie par l'air frais plus froid venant de l'extérieur qui est transporté dans l'autre sens. Pour atténuer le bruit gênant des ventilateurs, on intègre une isolation acoustique sur la face intérieure. On peut également prévoir un filtre à air. Il s'agit souvent d'options non prévues pour tous les systèmes. La commande s'effectue de différentes manières, selon le type et/ou la marque. Il peut s'agir d'une commande manuelle (au moyen d'un bouton, d'une chaîne...) et/ou d'une commande intelligente à l'aide de capteurs (p. ex. senseurs de lumière pour définir un rythme diurne & nocturne, sondes de température). Le refroidissement éventuel est également réalisé en programmant les sondes de température. En option, on peut aussi intégrer un capteur de gaz pour commander automatiquement le ventilateur dans un état déterminé en cas de détection de monoxyde de carbone, de nicotine, d'autres hydrocarbures aromatiques, etc. Si les ventilateurs fonctionnent en courant continu, le raccordement au réseau se fait à l'aide d'un adaptateur. Ces moyens de ventilation sont montés au-dessus d'une fenêtre. Tous les composants de l'appareil sont intégrés dans un boîtier de même largeur ou hauteur que la fenêtre. Dans d'autres cas, tous les composants sont placés directement dans un boîtier aux mêmes dimensions que la hauteur/largeur de la fenêtre. L'incorporation des systèmes existants dans la maçonnerie se fait soit sous le rebord de la fenêtre (ce qui peut occasionner une sensation de courant d'air), soit au-dessus de la fenêtre, soit sur les côtés. L'incorporation dans la maçonnerie se fait au moment de la pose de la fenêtre/porte. Il existe aussi des modèles muraux. Les systèmes existants ont l'inconvénient d'être de grande dimension, aussi bien en hauteur qu'en profondeur, et d'être intégralement visibles sur la face intérieure ou extérieure, ce qui n'est pas très esthétique. Ces produits ne sont donc pas très appréciés des architectes et ne sont souvent utilisés que pour remplir certaines normes de construction. Pour éviter que le système de ventilation ne soit visible de l'extérieur, on peut adapter le mode de construction (différence de hauteur entre le mur intérieur et le mur extérieur) en plaçant les conduits d'amenée et d'évacuation de l'air entre la fenêtre et le mur extérieur. Cela signifie toutefois qu'il faut opter pour ce système à un stade suffisamment précoce du projet de construction neuve pour permettre de prévoir la différence de hauteur nécessaire entre le mur intérieur et le mur extérieur (normalement, cette différence, appelée battée, n'est que de quelques cm). En cas de rénovation d'une fenêtre existante, cette solution ne peut être adoptée et il faut réduire la taille de la fenêtre et donc la surface vitrée pour combiner nouvelle fenêtre et ventilation. Cette opération présente l'inconvénient de réduire la quantité de lumière entrant par cette fenêtre. Les systèmes disponibles actuellement ne permettent pas non plus de combinaison avec un coffre de volet roulant. Pour certains systèmes, on ne peut pas relier le système de ventilation au coffre de volet roulant. D'autres systèmes prévoient la pose d'un boîtier en PVC contenant le système de ventilation au-dessus du coffre de volet roulant, mais cette solution n'est plus visuellement acceptable en raison d'une dimension trop importante. En outre, ce procédé est techniquement difficile à exécuter, notamment parce qu'il nécessite de percer des trous dans le mur extérieur. Normalement, une fenêtre est fixée tous les 60 cm dans la maçonnerie. Comme les systèmes de ventilation actuels occupent toute la largeur (en haut ou en bas de la fenêtre) ou toute la hauteur de la fenêtre, et comme ils ne sont pas prévus pour une fixation dans la maçonnerie, la fenêtre en question n'est fixée que sur trois côtés au lieu de quatre. Les systèmes actuels occupent toute la largeur ou la hauteur de la fenêtre ou de la porte. Toutefois, comme le débit est exclusivement déterminé par les ventilateurs, celui-ci ne peut être modifié en fonction des dimensions de la fenêtre. On ne peut pas par exemple connecter de systèmes pour augmenter le débit. Autrement dit, on n'exploite pas efficacement la place disponible. Chaque ventilateur a pour caractéristique le débit (exprimé en mis) pour une différence de pression donnée. Plus la distance que l'air doit parcourir entre le ventilateur et la pièce à l'intérieur est longue, c'est-à-dire la distance entre le ventilateur et l'échangeur de chaleur et la distance au sein de l'échangeur de chaleur, plus la chute de pression est grande et plus le débit final est faible. Dans les systèmes existants, cette chute de pression est importante vu la grande distance séparant les ventilateurs et les sorties d'air. Les systèmes actuels sont de grande taille à cause des dimensions importantes des ventilateurs utilisés. Les grands ventilateurs provoquent aussi de plus grandes nuisances sonores que les ventilateurs de plus petite taille. D'où la nécessité d'insonoriser la pièce. L'objectif de cette invention est de prévoir une unité de ventilation du type indiqué plus haut permettant de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment. Cet objectif est atteint grâce à une unité de ventilation comprenant un échangeur de chaleur, des moyens de ventilation pour créer un premier courant d'air amenant l'air extérieur dans la pièce à aérer via l'échangeur de chaleur, et pour créer un deuxième courant d'air évacuant l'air de la pièce concernée vers l'extérieur via l'échangeur de chaleur. Selon cette invention, les moyens cités sont placés en face de l'échangeur de chaleur. Cela permet de fabriquer des unités très compactes et de combiner ainsi plusieurs unités pour la même fenêtre ou la même porte. Les unités de ventilation conçues selon cette invention présentent une chute de pression plus réduite que les systèmes existants. De cette manière, on peut prévoir des ventilateurs plus petits qui génèrent moins de nuisances sonores. Dans le mode de réalisation préféré, cette unité de ventilation s'installe le long d'un côté s'étendant dans le sens de la longueur ou de la hauteur d'une fenêtre ou d'une porte, tandis que les moyens de ventilation et l'échangeur de chaleur sont incorporés dans un boîtier dont la longueur est inférieure à celle du côté en question. Cette unité de ventilation est de préférence munie d'un échangeur de chaleur placé dans un boîtier séparé entourant l'échangeur de chaleur avec un jeu minime, tandis que les moyens cités sont fixés au boîtier de l'échangeur de chaleur, en face d'orifices correspondants. Les autres avantages et caractéristiques de cette invention sont exposés à l'aide des illustrations jointes en annexe : la figure 1 est une vue en perspective de l'unité de ventilation selon l'invention, en état désassemblé (vue éclatée) ; la figure 2 est un dessin en perspective d'un boîtier principal en plastique pour les ventilateurs, l'échangeur de chaleur et la commande ; la figure 3 est un dessin en perspective d'un boîtier pouvant être placé dans le boîtier principal pour contenir l'échangeur de chaleur ; la figure 4 représente deux plaquettes de l'échangeur de chaleur en perspective ; la figure 5 est un dessin en perspective de l'échangeur de chaleur et la figure 6 représente en perspective une coupe transversale d'une disposition de l'unité de ventilation sous le volet roulant d'une fenêtre. Dans le mode de construction préféré, l'unité de ventilation a, selon l'invention, les dimensions suivantes : H : 70 mm ; L : 800 mm ; P : 70 mm. Le module principal comprend : a) Ventilateur axial (60 x 60 mm) pour amener l'air frais de l'extérieur et le souffler dans la pièce, b) Ventilateur axial (60 x 60 mm) pour évacuer l'air intérieur vicié, c) Echangeur de chaleur (3) pour la récupération de l'énergie de l'air chaud. L'échangeur de chaleur (3) est encastré dans une pièce moulée (4) contre laquelle les deux ventilateurs sont fixés à l'arrière en face des orifices ronds (5), (6). d) Le tout est encastré dans une pièce moulée (7) d'une largeur de 180 mm. Chaque ventilateur est fixé à la pièce moulée (4), en face d'un orifice (5), (6) respectif. Le module de commande, le circuit imprimé et l'adaptateur sont également placés dans cette pièce moulée (7). La pièce moulée peut-être prévue (voir la figure 3) pour l'encastrement de deux échangeurs de chaleur (3) et la fixation de quatre ventilateurs en face des quatres orifices ronds (5), (6) de cette pièce. Cela permet d'obtenir un plus grand débit. La pièce (4) pourrait même être prévue pour trois échangeurs de chaleur (3) et six ventilateurs ou même plus. Le module est posé sur la fenêtre et"fermé"sur une ou sur les deux faces (intérieure et extérieure) à l'aide d'une grille décorative (9). La commande s'effectue de façon intelligente au moyen de capteurs de température (pour la température intérieure et extérieure). L'espace annexe ainsi créé (des deux côtés du module) est occupé par un profilé d'élargissement de châssis (13), (voir la figure 6). C'est la même commande qui permet de faire baisser la température intérieure de quelques degrés : dès que le capteur de température intérieure a détecté la température réglée, l'air est évacué au débit maximal. Cette accélération de l'évacuation de l'air provoque une baisse de la température intérieure. Grâce à ses dimensions très compactes (H x P = 70 x 70 mm), cette unité ne gêne pas la vue et est admise par les architectes malgré sa visibilité à l'intérieur et à l'extérieur. Une adaptation de la construction peut rendre l'unité invisible à l'extérieur. En raison de la hauteur réduite de cette unité de ventilation, celle-ci peut être utilisée aussi bien pour les travaux neufs que pour les rénovations. Il ne faut pas prévoir de différence de hauteur adaptée entre le mur intérieur et le mur extérieur et on peut appliquer le mode de construction standard. Par conséquent, l'unité est également utilisable dans des pays qui ne travaillent pas avec une battée (p. ex. les Pays-Bas, le Royaume-Uni, etc. ) ou une différence de hauteur entre le mur intérieur et le mur extérieur. Lors du remplacement d'une fenêtre existante par une nouvelle fenêtre, la perte de hauteur de la fenêtre (et donc de la surface vitrée) est également limitée grâce à l'utilisation de cette unité. En cas de pose au-dessus d'une fenêtre (12) munie d'un volet roulant (10)-voir figure 6-, l'ensemble (unité de ventilation + coffre de volet roulant (11)), grâce à la faible hauteur de l'unité de ventilation, ne produit pas d'effet inesthétique. Du point de vue technique, la combinaison ne pose pas non plus de problème. Il n'est pas nécessaire de percer le mur extérieur. En outre, comme la longueur est limitée ( d'élargissement de châssis (13) utilisé de chaque côté de l'unité comme raccordement entre le châssis de fenêtre et le coffre de volet roulant. Grâce à la longueur réduite (inférieure à 60 cm), la fixation de la fenêtre dans la maçonnerie peut être exécutée selon les règles de l'art, sans devoir prendre de mesures spéciales. L'ensemble (fenêtre et unité de ventilation) peut être fixé aux quatre côtés dans la maçonnerie. Plusieurs systèmes peuvent être reliés au-dessus d'une seule fenêtre, par exemple suivant le principe maître-esclave. Plusieurs modules principaux peuvent de cette manière être commandés par le biais d'un unique module de commande. Outre le fait que cet arrangement a une nette influence sur le prix-le module de commande (= circuit imprimé + adaptateur + boîtier) est en effet un composant coûteux-la largeur existante de la fenêtre peut être utilisée plus efficacement et le débit (proportionnel au nombre d'unités de ventilation) peut être adapté suivant les besoins. En d'autres termes, alors qu'avec d'autres systèmes, pour atteindre le même débit, il faut placer une unité au-dessus de plusieurs fenêtres, il suffit ici de placer une unité au-dessus d'une seule fenêtre. Comme les ventilateurs sont installés sur le boîtier (4) de l'échangeur de chaleur (3) et que la distance dans l'échangeur de chaleur et la distance entre l'échangeur de chaleur et la sortie sont réduites au maximum, la chute de pression est minimale. Grâce aux dimensions réduites des ventilateurs, le bruit produit est si faible qu'aucune isolation acoustique n'est nécessaire. Ceci influence également positivement la taille totale de l'installation. Cette unité de ventilation, par sa conception unique, est un produit standard qui ne nécessite aucune production sur mesure. De cette façon, on peut réduire sensiblement le délai de livraison à l'installateur ou au menuisier. Le montage est également fort simplifié par rapport aux autres systèmes. Il consiste à scier sur mesure un profilé d'élargissement de châssis (13), à emboîter 1 fixer l'ensemble (élargisseur et unité de ventilation) sur le châssis de fenêtre et à recouvrir l'unité de ventilation au moyen de la grille intérieure (9) et de la grille extérieure. L'échangeur de chaleur (3) est du type composé de plusieurs plaquettes métalliques superposées (14) (voir aussi EP 0 803 694) mais est de forme quasi triangulaire. Les plaquettes superposées, grâce à leurs bords courbés, permettent d'alterner la direction du courant d'air (suivant le principe des échangeurs de chaleur à contre-courant). Grâce à sa forme (proche du triangle), l'échangeur de chaleur est très compact tout en étant suffisamment efficace. REVENDICATIONS 1. Une unité de ventilation, comprenant un échangeur de chaleur (3), des moyens de ventilation pour créer un premier courant d'air amenant l'air extérieur dans la pièce à aérer via l'échangeur de chaleur (3), et pour créer un deuxième courant d'air évacuant l'air de la pièce concernée vers l'extérieur via l'échangeur de chaleur (3), caractérisée en ce que les moyens de ventilation sont placés en face de l'échangeur de chaleur (3). 2. Unité de ventilation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est prévue pour une installation le long d'un côté s'étendant dans le sens de la longueur ou de la hauteur d'une fenêtre (12) ou d'une porte, et que les moyens de ventilation et l'échangeur de chaleur (3) sont incorporés dans un boîtier (7) dont la longueur est inférieure à celle du côté en question. 3. Unité de ventilation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur (3) est incorporé dans un boîtier séparé (4) qui entoure l'échangeur de chaleur (3) avec un jeu minime, et que les moyens de ventilation cités sont fixés au boîtier de l'échangeur de chaleur (3), en face d'orifices correspondants (5), (6).