Brevet FR2866417A1 — publié le 20050819

DISPOSITIF DE DIFFUSION D'AIR EN PLAFOND ET VENTILO- CONVECTEUR EQUIPE DE CE DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de diffusion d'air en plafond, notamment pour des applications aux ventilo-convecteurs. L' invention couvre aussi le ventilo-convecteur équipé de ce dispositif. On connaît des dispositifs de chauffage ou de climatisation par air comprenant une centrale de production de calories ou de frigories et des circuits de diffusion avec des bouches de diffusion disposées en plafond. On sait par ailleurs que dans une pièce, les déperditions importantes sont dues à la façade munies d'ouvertures donnant sur l'extérieur. Des progrès ont été réalisés tant dans l'isolation des murs que dans celle des vitrages mais néanmoins, les échanges thermiques restent importants dans ces zones. Il convient donc dans tous les cas de réaliser un rideau d'air chaud si l'on prend le cas du chauffage, ce rideau venant constituer un écran thermique sur la façade exposée afin d'éviter les déperditions. Cette problématique est également applicable dans le cas du froid lorsque l'on produit des frigories et que la façade est exposée au chaud. Préalablement à la description détaillée, il convient dans ce préambule de préciser les appareillages concernés en sorte de ne pas engendrer de confusion, les vocabulaires utilisés pouvant être sensiblement identiques. Il existe en effet des ventilo-convecteurs non visibles, à réseau de gaines, qui sont des caissons installés totalement en faux-plafond, soit dans le faux-plafond de la pièce à côté. Ce ventilo convecteur assure la production d'air chaud ou froid et diffuse l'air à travers des bouches disposées aux points nécessaires moyennant un réseau de gaines en fauxplafond. Il existe des ventilo-convecteurs monovoie installés en faux-plafond et qui présentent une face visible, affleurante ou en légère saillie, dont les dimensions sont celles d'une ou de plusieurs dalles standards de fauxplafond. Ce ventiloconvecteur monovoie comporte des moyens de production d'air chaud ou froid et diffuse, sur un côté directement à travers un voie unique grâce à une grille dont les ailettes sont orientées et aspire l'air à travers une ouverture ménagée du côté opposé du ventilo- convecteur. Enfin, il existe des ventilo-convecteurs à cassette qui sont encastrés en double-plafond également et qui font largement saillie sous le fauxplafond, apparent. Ces ventilo-convecteurs à cassette comprennent une aspiration centrale et généralement quatre diffuseurs latéraux, disposés en périphérie de l'aspiration. La présente invention s'intéresse particulièrement à la catégorie des ventilo- convecteurs monovoie. Pour la simplification de la description qui suit, l'exemple porte sur la fonction chauffage d'une pièce mais il trouverait application intégralement dans la fonction refroidissement d'une pièce. Il convient préalablement d'analyser les inconvénients des dispositifs de l'art 20 antérieur. Si l'on se réfère à un ventilo-convecteur à réseau de gaines, l'installation prévoit généralement de réaliser un rideau d'air par une distribution en plafond, à travers une grille, à proximité immédiate du mur exposé à l'extérieur. De ce fait, le rideau d'air est parfaitement constitué mais avec un premier inconvénient, celui d'avoir à gainer pour arriver jusqu' à ce point de diffusion à partir du ventilo-convecteur. Pour éviter une mauvaise homogénéité de la température dans la pièce et une recirculation locale, il est généralement nécessaire d'aspirer l'air en un point distant, de préférence opposé de la pièce, ce qui engendre la mise en place d'un réseau important de gaines. De plus, il se produit souvent à proximité de la zone de diffusion une circulation d'air avec une trop forte vitesse, au-delà de 0,25 m/s, engendrant une sensation 5 de courant d'air. Si la vitesse est trop lente, le débit risque d'être insuffisant surtout si la pièce est de grandes dimensions. Il est bien entendu que la comparaison dans cette analyse de l'art antérieur est faite en n'utilisant qu'un seul ventilo-convecteur pour un volume de pièce 10 identique et pour une puissance identique. Le deuxième type de ventilo-convecteur à cassette connu est généralement positionné au centre de la pièce et dans ce cas, l'homogénéité de la température dans la pièce est très bonne par cette position centrale. Par contre, il n'est pas réalisé à proprement parlé un rideau d'air constituant un écran thermique si bien que l'échange thermique intérieur/extérieur perdure. On ne supprime pas la source de frigories et on compense par une puissance plus importante. De fait, près de la façade froide le confort est diminué et la température est souvent plus basse. Il est impossible d'augmenter la puissance d'expulsion du flux d'air faute de 20 quoi, la circulation deviendrait rapidement à courant d'air, au-delà de la limite acceptable de 0,25m/s. De toutes les façons, le flux d'air sortant de tels ventilo-convecteurs devient rapidement du type turbulent et la portée est réduite si bien que même en accélérant la vitesse de sortie, la portée reste faible et ne peut pas permettre la formation d'un rideau d'air. Une solution satisfaisante serait de pouvoir positionner un ventilo convecteur monovoie dans une pièce, sensiblement à l'opposé de la façade froide pour permettre l'aspiration directe et, à partir de cette implantation de pouvoir générer un rideau d'air sur cette façade froide, bien qu'éloignée, ceci sans générer de sensations de courants d'air. Une autre contrainte est d'organiser une convection naturelle et mécanique pour obtenir une bonne homogénéité en température dans la pièce. Pour obtenir un rideau d'air apte à former un écran suffisant et pour diffuser un débit d'air important avec une vitesse compatible avec la non génération d'un courant d'air, il est important de pouvoir travailler sur toute la largeur du ventilo-convecteur monovoie. Afin de pouvoir émettre un flux d'air et assurer sa propagation sur une distance suffisante, il faut également qu'il soit émis avec un écoulement laminaire. Une autre contrainte non technique mais qui est néanmoins à prendre en compte est l'intégration de ce type d'installation dans l'environnement et les architectes d'intérieur souhaiteraient pouvoir disposer de façades adaptées à la décoration de la pièce. Quant au nettoyage, il serait utile de prévoir une accessibilité et un démontage/remontage aisé du diffuseur. Enfin, il est une problématique, sans doute la plus importante pour ce type de produit: la réduction du bruit émis par ces ventilo-convecteurs. Bien que de nombreux progrès aient été faits, il subsiste des bruits générés par les écoulements de l'air et par le dispositif dont tous les éléments actifs sont situés dans le faux-plafond, notamment le ventilateur. Même si les décibels émises sont limitées, il n'en demeure pas moins que le moindre gain est très important dans les faibles nuisances et ces gains sont particulièrement bien ressentis par les occupants de la pièce. C'est le but de la présente invention de proposer un dispositif de diffusion adaptable à un ventilo-convecteur qui répond aux contraintes exposées ci-avant et qui pallie les inconvénients énoncés. Un mode de réalisation préférentiel est maintenant décrit en détail pour permettre une meilleure appréciation des avantages induits par l'agencement revendiqué, cette description étant faite en regard des dessins annexés sur lesquels les différentes figures représentent: figure 1: une vue d'une pièce avec un ventilo-convecteur monovoie dans une pièce avec la schématisation du flux d'air induit par le dispositif de diffusion selon la présente invention, - figure 2: une vue en perspective du dispositif en place sur un ventiloconvecteur monovoie en plafond, figure 3: une vue en coupe de ce même dispositif, et - figure 4: un tableau récapitulatif de données obtenues. Le ventilo-convecteur monovoie 10 utilisé est d'une puissance comprise entre 750 et 8000 W pour donner un ordre d'idées. Afin de pouvoir utiliser le du ventilo-convecteur dans toute sa largeur et d'optimiser la puissance par passage à travers toute la largeur de son échangeur, des éléments 12, généralement les servitudes hydrauliques et électriques permettant les raccordements, sont déportés sur le côté du ventilo-convecteur. En effet, la façade visible d'un tel ventiloconvecteur monovoie doit s'inscrire dans des dimensions données et standardisées, généralement des dimensions de 60 cm par 60 cm ou 120 cm par 60 cm. Ces dimensions sont celles des dalles des réseaux d'un faux-plafond. Ainsi, les éléments déportés du bloc se retrouvent au-dessus de la dalle voisine sans qu'ils soient apparents et sans qu'ils perturbent l'installation. Le ventilateur 14 du ventilo-convecteur monovoie propulse l'air sur toute la largeur utile, sensiblement la largeur d'une dalle. Ce ventilo-convecteur monovoie comprend sur un côté une sortie 16 après passage sur l'échangeur et sur le côté opposé, une entrée 18 d'aspiration. bans le cas de la fonction limitée au chauffage comme indiqué en préambule, le ventilo-convecteur est disposé, en plafond, à l'opposé de la façade froide F d'une pièce P, comme montré sur la figure 1, la sortie 16 est orientée vers cette façade froide F tandis que l'entrée 18 est orientée du côté opposé, nécessairement. Le dispositif de diffusion selon l'invention est représenté en détail sur les figures 2 et 3, et comprend une aile 20 de diffusion. Cette aile de diffusion est optimisée dans le mode de réalisation préférentiel retenu pour la présente description mais elle peut prendre toute forme géométrique adaptée différente de ce mode de réalisation mais apte à présenter les mêmes fonctions. bans ce mode optimisé, cette aile comprend au moins un profil à double courbures inversées en 51 et 52. Les lignes d'inflexion de ces courbures sont parallèles au côté actif du ventilo- convecteur monovoie et donc à plus grande dimension de la sortie 16. be façon préférentielle, l'aile 20 de diffusion comprend deux profils symétriques à double courbures inversées en 51 et 52 induisant une section en forme de gaussienne fortement aplatie. Le sommet de cette gaussienne comprend des moyens 22 d'accrochage de cette 20 aile de diffusion sur le ventilo-convecteur monovoie 10. Une premier objectif est atteint en ce sens que la forme de cette aile permet d'augmenter fortement la portée du flux d'air diffusé. Le régime du flux d'air en sortie est du type laminaire, ce qui contribue aussi à cette augmentation de la portée. Le flux a une largeur importante, dès la sortie 25 16, ce qui permet de disposer d'un débit important. Les résultats récapitulés à la figure 4 sont donnés pour une pièce de 10 mètres de longueur correspondant à l'axe de diffusion par 8 mètres de large et 3 mètres de hauteur. Le plafond présente une rugosité importante et le ventila- convecteur monovoie est placé à 2 mètres environ du mur opposé à celui de la façade froide F, laissant 8 m de distance entre ledit ventilo- convecteur et ladite façade froide. Le tableau indique les vitesses de transit obtenues à 3 hauteurs différentes - H1 = 2,95 m - H2=2,80m - H3=2,70m pour un modèle de ventilo-convecteur nu, sans aile de diffusion, comportant des grilles et volets d'orientation, de type connu, et un ventilo-convecteur avec une aile de diffusion selon l'invention, ceci à 1 m, 3 m et 6 m. Le ventiloconvecteur monovoie est identique dans les deux cas. On constate un gain de vitesse certain en partie haute dans la zone des 2, 95 m et un affaiblissement pour les hauteurs inférieures. Ceci confirme que le flux diffusé avec l'aile de diffusion selon l'invention est laminaire et circule rapidement dans la zone très proche du plafond tandis que les vitesses diminuent rapidement dans les couches inférieures pour le confort des utilisateurs. Le gain de vitesse se traduit également par une vitesse encore importante à 8m permettant ainsi de générer un écran dynamique le long de la paroi froide. En pied de paroi froide, la vitesse devient, de façon nécessaire, très faible car il se produit non seulement un changement de direction qui affecte la qualité du flux d'air mais de plus, la façade froide ne peut pas être considérée comme lisse à cause des fenêtres et des autres accessoires, ce qui rend l'écoulement turbulent. Le retour n'engendre la formation d'aucun courant d'air et l'aspiration par le ventilo-convecteur s'effectue de façon connue avec une très faible vitesse. 5ur les différentes figures, on constate que cette aile de diffusion, vue de dessous, masque les éléments mécaniques inesthétiques du ventiloconvecteur. Un autre objectif de la présente invention est atteint. En outre, le matériau constituant l'aile ou son revêtement peut être choisi de façon adaptée pour être associé au contexte architectural, tant en aspect extérieur, qu'en couleur. Ceci constituait un autre des objectifs fixés. En ce qui concerne l'accessibilité, si les moyens de fixation sont par exemple réalisés avec des clips, il est possible de retirer l'aile aisément pour la nettoyer mais aussi pour accéder au ventilo-convecteur et intervenir sur les différents modules qui le composent en cas de panne ou de maintenance importante. Par contre, pour l'entretien courant comme le changement de filtre, l'aile est positionnée de sorte que l'accès à la sortie 16 reste possible dans l'espace entre l'aile et le bâti du ventilo-convecteur sans nécessiter le démontage. La grille est agencée pivotante de façon préférentielle pour autoriser le retrait d'un filtre usagé et la mise en place d'un nouveau filtre neuf. Cette aile procure aussi un autre avantage très intéressant pour répondre aux contraintes acoustiques, permettant un gain de décibels, ce qui était un autre des objectifs importants de l'invention. On peut aussi choisir le matériau constituant l'aile ou le revêtement qu'il porte sur la face externe et/ou interne pour ses qualités acoustiques. En effet, de façon générale, les bruits émis par le ventilo-convecteur, tant par le ventilateur que par les écoulements d'air sont réfléchis vers le ventilo- convecteur et confinés pour partie dans cet espace permettant un gain supplémentaire de quelques décibels pour les usagers du local, ce qui est très important. Si la face de l'aile en vis-à-vis du ventilo-convecteur porte un revêtement absorbant les bruits, le gain peut être très sensible. Il convient dans ce cas de veiller à limiter les pertes de charge du flux d'air mais on connaît dans le domaine de l'acoustique des matériaux parfaitement adaptés. Un agencement complémentaire de cette aile de diffusion est celui de la combinaison avec un éclairage. On dispose d'une alimentation électrique dans le ventilo-convecteur et l'on constate que la zone située entre la sortie 16 d'air et l'entrée 18 est une zone inoccupée. Il est alors possible de prévoir le montage d'une source lumineuse en cet 5 emplacement, l'aile de diffusion étant alors adaptée. Cette source lumineuse ne perturbe en rien le fonctionnement aéraulique de l'ensemble tel qu'il vient d'être décrit. Il s'agit d'un perfectionnement supplémentaire. 2866417 10 REVENDICATIONS 1. Dispositif de diffusion d'air en plafond à partir d'une sortie (16) d'air, notamment celle d'un ventilo-convecteur (10) monovoie, caractérisé en ce qu'il comprend une aile (20) de diffusion disposée au moins sous ladite sortie (16), en sorte d'augmenter la portée du flux d'air diffusé et d'absorber les bruits. 2. Dispositif de diffusion d'air en plafond selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aile (20) de diffusion comporte au moins un profil à double courbures inversées en 51 et 52 disposée sous ladite sortie (16). 3. Dispositif de diffusion d'air selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lignes d'inflexion des courbures inversées en 51 et 52 sont parallèles à la plus grande dimension de la sortie (16). 4. Dispositif de diffusion d'air selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'aile (20) de diffusion comprend deux profils à double courbures inversées en 51 et 52 symétriques induisant une section en forme de gaussienne fortement aplatie. 5. Dispositif de diffusion d'air selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (22) d'accrochage de cette aile prévus au sommet de la gaussienne. 6. Dispositif de diffusion d'air selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (22) d'accrochage autorisent le démontage/remontage de l'aile. 7. Dispositif de diffusion d'air selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau constituant l'aile ou son revêtement présente des propriétés d'absorption des bruits. 8. Ventilo-convecteur monovoie muni d'une aile de diffusion selon l'une quelconque des revendications 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend une sortie d'air (18) et une entrée d'air (16) et en ce que l'aile (20) de diffusion est disposée de façon que les profils se trouvent respectivement l'un sous ladite sortie d'air et l'autre sous ladite entrée d'air. 9. Ventilo-convecteur monovoie selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une sortie (16) sensiblement de la largeur du ventiloconvecteur, les éléments (12), généralement les servitudes hydrauliques et électriques permettant les raccordements, étant déportés sur le côté du ventilo-convecteur. 10. Ventilo-convecteur monovoie selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'aile (20) de diffusion présente une largeur sensiblement égale à celle de la sortie (16) du ventilo-convecteur.