Brevet FR2888304A1 — publié le 20070112

L'invention concerne un piquage de ventilation sur un caisson de Ventilation Mécanique Contrôlée, ainsi qu'un caisson comportant un tel piquage. Les caissons de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) sont installés dans des maisons d'habitation ou dans des bâtiments à utilisation professionnelle pour assurer un renouvellement permanant de l'air, permettant ainsi d'assurer le confort des occupants et éviter des risques de moisissure. Toutefois, il est parfois nécessaire de varier le débit de ventilation dans les locaux, dans lesquels la VMC est installée, selon leur utilisation momentanée. Deux exemples en sont la cuisine et les sanitaires. Pour les débits cuisine, en utilisant un ventilateur à deux vitesses, le piquage cuisine permet d'obtenir deux débits, à savoir un débit nominal et un débit de pointe. Alors que le débit nominal est utilisé pendant la plupart du temps, le débit de pointe est utilisé, par exemple, lors de la préparation des repas. Afin de maîtriser les deux débits de cuisine, il est courant d'utiliser un clapet modulateur inséré dans le piquage cuisine, car la seule variation de vitesse du ventilateur n'assurerait pas le résultat escompté. Les clapets modulateurs habituellement utilisés sont constitués d'une ou de plusieurs lames souples permettant un contrôle relatif du débit. En petite vitesse, la lame est dans une première position, à peine ou pas courbée, ce qui calibre plus ou moins bien une première section de passage. En grande vitesse, sous l'action de la dépression amplifiée du ventilateur, la lame se courbe et calibre, de manière plus ou moins stable, une deuxième section de passage plus grande que la première. Pour les débits sanitaires, afin d'avoir un débit constant quel que soit la vitesse du ventilateur, il est courant d'utiliser des régulateurs de débit. Les régulateurs de débit sont généralement constitués de plusieurs pièces dont au moins une lame souple. Chacune des pièces a sa propre durée de vie et sa propre probabilité de disfonctionnement. En petite vitesse, la dépression du ventilateur est faible et la ou les lames sont en position basse. En conséquence, la section de passage d'air est importante. En grande vitesse, la dépression du ventilateur est importante et la lame ou les lames se soulèvent et obstruent une partie de la section de passage permettant ainsi, malgré une dépression plus importante, de conserver un débit relativement constant. Mais les lames sont sujettes à encrassement, ce qui altère leur fonctionnement et donc la maîtrise des débits d'air, notamment puisque leur position devient de plus en plus aléatoire. Pour que ce type de produit fonctionne correctement, il est nécessaire de disposer d'une différence de pression importante entre le point de fonctionnement en petite vitesse et le point de fonctionnement en grande vitesse. Ce n'est que grâce à cette différence de pression que l'on réussit à actionner correctement des lames souples et à créer des pertes de charges importantes afin de maîtriser les différents débits, par exemple, pour la cuisine et les sanitaires. Cependant, cette maîtrise des différents débits n'est possible qu'avec des moteurs relativement puissants, ce qui nécessite aussi des énergies électriques importantes. Compte tenu de réglementations de plus en plus strictes, une maîtrise de plus en plus sûre des variations de débit et une diminution de la consommation électrique des ventilateurs sont nécessaires. Par ailleurs, les vibrations des lames des clapets modulateurs habituellement utilisés engendrent souvent un niveau sonore désagréable, parfois même gênant, de la bouche d'extraction sur laquelle le clapet est raccordé. Le but de l'invention est de proposer un piquage sur une ventilation, notamment un piquage sur un caisson de Ventilation Mécanique Contrôlée et plus particulièrement un piquage sur un caisson de ventilation desservant entre autre une cuisine ou un autre local nécessitant un débit variable d'extraction d'air, qui permette de palier les différents inconvénients énoncés plus haut. Avantageusement, le piquage proposé devrait être d'une conception simple et permettre néanmoins de mieux maîtriser les débits et les bruits qu'il engendre. Le but de l'invention est atteint avec un piquage de ventilation comportant un élément tubulaire à débit variable avec une entrée et une sortie, l'entrée étant destinée à être orientée vers une pièce dont il faut aspirer de l'air et la sortie étant destinée à être orientée vers un ventilateur assurant l'évacuation de l'air. Conformément à l'invention, l'élément tubulaire est pourvu d'un clapet rigide commandé monté à l'intérieur de l'élément tubulaire de manière à pouvoir pivoter entre une première position correspondant à un premier calibre de passage d'air et une deuxième position correspondant à un deuxième calibre de passage d'air, le deuxième calibre étant plus grand que le premier calibre. Le piquage de l'invention utilise donc, à la place des lames souples habituelles, c'est-à-dire à la place de moyens de calibrage actionnés par le fluide même dont ils doivent contrôler le débit, des moyens de calibrage commandés par un moyen de contrôle qui n'est pas sous l'influence du fluide dont le débit doit être contrôlé. Grâce à cette disposition de l'invention, il est possible de maintenir à l'intérieur du caisson VMC une pression constante quelle que soit la vitesse du ventilateur et quel que soit donc le débit d'air. Le piquage de l'invention utilise des moyens de calibrage tels un clapet rigide et orientable par pivotement autour d'un axe, qui sont actionnés suivant des commandes issues d'un organe de contrôle commandant aussi la vitesse du ventilateur ou, pour le moins, étant relié à l'organe contrôlant la vitesse du ventilateur. L'utilisation d'un clapet rigide à la place d'une ou de plusieurs lames souples permet de déterminer précisément par avance le débit d'air, puisque à chaque position du clapet correspond un calibre de passage d'air précis. Bien que jusqu'ici il n'était question que de deux vitesses du ventilateur et, en conséquence, de deux positions du clapet, il va sans dire que la présente invention s'applique également à des installations VMC devant répondre à des besoins plus nuancés et faisant alors fonctionner le ventilateur à au moins trois vitesses différentes. Le clapet sera alors monté de manière à pouvoir pivoter entre la première et la deuxième positions mentionnées plus haut et à pouvoir prendre au moins une troisième position située entre la première et la deuxième positions et correspondant à un troisième calibre plus grand que le premier et plus petit que le deuxième. Selon différents modes de réalisation et des variantes de ceux-ci, le piquage de ventilation de l'invention peut également avoir l'une au moins des caractéristiques ci-après, considérées isolément ou selon toute combinaison techniquement possible: - les dimensions du clapet sont déterminées de manière qu'un passage calibrée pour l'air soit délimité entre le pourtour du clapet et la paroi de l'élément tubulaire, le calibre étant déterminé de manière à assurer le premier débit d'air lorsque le clapet est dans la première position; - les dimensions du clapet correspondent sensiblement à celles de l'intérieur de l'élément tubulaire et le clapet est pourvu d'une ouverture, qui est de préférence une ouverture centrale, dont les dimensions sont déterminées de manière que l'ouverture assure un passage calibrée pour l'air, le calibre étant 2888304 5 déterminé de manière à assurer le premier débit d'air lorsque le clapet est dans la première position; - le clapet est monté sur un axe de pivotement motorisé par un moteur électrique; - le clapet est monté sur un axe de pivotement motorisé par un vérin à cire; - le ventilateur et le clapet sont reliés à des moyens de commande communs assurant que tout changement de débit d'air soit obtenu à la fois par un changement de vitesse du ventilateur et un changement de position du clapet; - l'élément tubulaire présente un diamètre d'entrée et un diamètre de sortie inférieur au diamètre d'entrée; - l'élément tubulaire présente un diamètre d'entrée et un diamètre de sortie, le passage du diamètre d'entrée vers le diamètre de sortie se faisant sous la forme d'une convergence de type tuyère. Le but de l'invention est également atteint avec un caisson de ventilation mécanique contrôlée comportant au moins un élément tubulaire à débit variable avec une entrée et une sortie, l'entrée étant destinée à être orientée vers une pièce dont il faut aspirer de l'air et la sortie étant destinée à être orientée vers un ventilateur assurant l'évacuation de l'air. Conformément à l'invention, l'élément tubulaire est pourvu d'un clapet rigide commandé monté à l'intérieur de l'élément tubulaire de manière à pouvoir pivoter entre une première position correspondant à un premier calibre de passage d'air et une deuxième position correspondant à un deuxième calibre de passage d'air, le deuxième calibre étant plus grand que le premier calibre. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un exemple de débit d'air en fonction de la pression obtenue à différentes vitesses avec un piquage à lame souple, - la figure 2 montre un exemple de débit d'air en fonction de la dépression obtenue avec un piquage selon l'invention à différentes vitesses du ventilateur, - la figure 3 montre des variations intervenant par rapport à la situation représentée sur la figure 2, lorsque les dépressions sont légèrement différentes, entre la petite vitesse et la grande vitesse, dans un piquage selon l'invention, - la figure 4 et la figure 5 montrent un piquage selon l'invention avec un clapet respectivement dans l'une et dans l'autre de deux positions correspondant à un petit calibre et à un grand calibre de passage d'air, et - la figure 6 montre un caisson de Ventilation Mécanique Contrôlée avec un piquage selon l'invention. Un caisson de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) comprend, outre le boîtier dans lequel est logé un ventilateur V, un certain nombre de piquages A à débit constant ainsi qu'un piquage B à débit variable. Le caisson comprend par ailleurs une sortie C par laquelle le ventilateur V refoule l'air aspiré par les piquages à débit constant et à débit variable. Lorsque le piquage à débit variable est pourvu de lames souples, la variation de débit est obtenue par une variation de la vitesse du ventilateur. Pour augmenter le débit d'air il faut donc augmenter la vitesse du ventilateur pour retenir une plus grande dépression. La figure 1 représente un exemple d'une telle relation entre le débit d'air et la dépression en fonction de la vitesse du ventilateur. La figure 2 montre, à titre de comparaison, le même type de relation que celui représenté par les courbes de la figure i, à la différence près que les courbes de la figure 2 sont obtenues avec un piquage pourvu d'un clapet rigide. En petite vitesse, le clapet est fermé et calibre ainsi une section de passage correspondant à un débit relativement faible. Les dimensions du clapet sont déterminées de manière qu'une section de passage calibrée à un premier débit de l'air soit délimitée entre le pourtour du clapet et l'élément tubulaire. Selon une variante de réalisation, les dimensions du clapet correspondent sensiblement à celles de l'intérieur de l'élément tubulaire et le clapet est pourvu d'une ouverture avantageusement, mais non nécessairement centrale dont les dimensions sont déterminées de manière que cette ouverture assure à elle seule un passage calibrée au débit d'air faible lorsque le clapet est dans la première position. En général, les piquages à débit constant et à débit variable ont une section transversale circulaire. Toutefois, des sections transversales de toute autre forme, ronde ou non, permettent également d'obtenir les effets escomptés de l'invention. De même, l'ouverture pratiquée dans le clapet selon la variante de réalisation est en général réalisée sous la forme d'une ouverture centrale. Toutefois, tout autre disposition d'une ouverture sur ce clapet permet également d'obtenir les effets recherchés de l'invention. Selon une variante de réalisation très simple, le clapet 2 est monté sur un axe de pivotement 3 et est pivoté entre la première position correspondant au faible débit et la deuxième position correspondant au débit fort, à l'aide d'une chaînette actionnée à la main suivant la vitesse de ventilateur choisie. Toutefois, selon une variante préférée, le clapet 2 est monté sur un axe de pivotement 3 motorisé, la motorisation pouvant être mise en oeuvre à l'aide de différents moyens. Des premiers moyens sont formés par une disposition coaxiale de l'axe de pivotement 3 et de l'axe de sortie d'un moteur électrique. L'axe de pivotement 3 forme alors une prolongation de l'axe du moteur électrique. Des deuxièmes moyens sont formés par une liaison par pignons entre l'axe de pivotement 3 et l'axe d'un moteur électrique. Cette liaison forme alors une transmission par un engrenage. Des troisièmes moyens sont formés par une liaison par courroie ou chaîne. Cette liaison est encore plus souple que la transmission par engrenage en ce qui concerne le choix des dispositions des deux axes. Des quatrièmes moyens sont formés par une disposition coaxiale de l'axe de pivotement 3 et de l'axe de sortie d'un vérin à cire. Selon une variante de réalisation, le ventilateur et le clapet 2 sont reliés à des moyens de commande communs assurant que tout changement de débit d'air soit obtenu à la fois par un changement de vitesse du ventilateur et un changement de la position du clapet 2 et ainsi du calibre de passage d'air. Autrement dit, lorsque l'utilisateur règle le caisson de ventilation pour un débit fort ou pour un débit faible, cette sélection déclanche d'une part respectivement une augmentation ou une diminution de la vitesse du ventilateur et d'autre part respectivement une mise en position ouverte ou une mise en position fermée du clapet 2. De manière analogue, lorsque le caisson de ventilation est mis à faible débit, cette sélection entraîne une mise en vitesse faible du ventilateur et une mise en position fermée du clapet 2 représentée sur la figure 4. Grâce à cette disposition de l'invention, en grande vitesse, le clapet s'ouvre et libère au maximum la section de passage du piquage à débit variable, comme représenté sur la figure 5. Cela permet de diminuer considérablement la perte de charge du piquage à débit variable et de diminuer ainsi la dépression dans la chambre d'aspiration. En petite vitesse, le clapet est fermé, comme représenté sur la figure 4, et calibre une section de passage correspondant à un faible débit d'air. La petite vitesse du ventilateur est choisie de manière à obtenir une dépression adaptée dans la chambre d'aspiration du caisson. Aussi bien en petite vitesse qu'en grande vitesse, la dépression est ajustée, par exemple, à une valeur de l'ordre de 80 Pa, comme cela est représenté sur la figure 2. Sur la figure 2, le point de fonctionnement 1 correspond au régime à petite vitesse, alors que le point de fonctionnement 2 correspond au fonctionnement à grande vitesse. De manière idéale, le fonctionnement du caisson de ventilation est mis au point de façon à obtenir la même dépression dans la chambre d'aspiration du caisson pour les deux vitesses de fonctionnement du ventilateur. Une pression légèrement différente dans la chambre d'aspiration entre le fonctionnement à petite vitesse et le fonctionnement à grande vitesse entraînera une légère différence de débit d'air due à une légère différence de dépression, comme cela est représenté sur la figure 3. Des différences légères de débit sont acceptables sans sortir du principe de la présente invention. Grâce aux dispositions de la présente invention, la grande vitesse du ventilateur nécessite peut de dépression, ce qui permet d'utiliser un moteur beaucoup moins puissant que ce n'était le cas avec des régulateurs à lames flexibles. L'utilisation d'un moteur beaucoup moins puissant signifie une diminution de la consommation électrique. Par ailleurs, en application du principe de la présente invention, il est possible de moderniser/rénover un équipement existant comportant des régulateurs de débit à une ou plusieurs lames souples, en remplaçant ces régulateurs de débit par des trous calibrés, puisque la dépression est la même en petite vitesse qu'en grande vitesse. La réalisation d'un tel kit de modernisation pour des équipements déjà installés permet d'avoir des piquages sanitaires extrêmement simples, peu coûteux et dont la géométrie permet une excellente maîtrise du débit d'air. Un diaphragme sous la forme d'un clapet rigide pivotant dans un piquage de cuisine et un diaphragme à trous calibrés dans un piquage de sanitaire, permettent de réduire de façon importante les pertes de charge du ventilateur et d'optimiser ainsi la consommation électrique du ventilateur. A titre indicatif, pour un moteur de même technologie, les dispositions de l'invention permettent de diviser environ par deux la consommation électrique du ventilateur, et cela aussi bien en petite vitesse qu'en grande vitesse. Par ailleurs, du fait que les piquages selon l'invention utilisent des clapets rigides pourvus d'une ouverture calibrée, les caissons de ventilation ne sont plus sujet à l'encrassement. Suivant une variante de réalisation supplémentaire, la consommation électrique du ventilateur peut être optimisée d'avantage en utilisant pour les piquages à débit variable des éléments tubulaires ayant une forme de convergent ou de tuyère afin de limiter encore d'avantage les pertes de charge. 11 REVENDICATIONS 1. Piquage de ventilation comportant un élément tubulaire (1) à débit variable avec une entrée (E) et une sortie (S), l'entrée (E) étant destinée à être orientée vers une pièce dont il faut aspirer de l'air et la sortie (S) étant destinée à être orientée vers un ventilateur assurant l'évacuation de l'air, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (1) est pourvu d'un clapet rigide commandé (2) monté à l'intérieur de l'élément tubulaire (1) de manière à pouvoir pivoter entre une première position (I) correspondant à un premier calibre de passage d'air et une deuxième position (II) correspondant à un deuxième calibre de passage d'air, le deuxième calibre étant plus grand que le premier calibre. 2. Piquage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions du clapet (2) sont déterminées de manière qu'un passage calibrée pour l'air soit délimitée entre le pourtour du clapet (2) et la paroi de l'élément tubulaire (1), le calibre étant déterminé de manière à assurer le premier débit d'air lorsque le clapet (2) est dans la première position (I). 3. Piquage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dimensions du clapet (2) correspondent sensiblement à celles de l'intérieur de l'élément tubulaire (1) et en ce que le clapet (1) est pourvu d'une ouverture (4) dont les dimensions sont déterminées de manière que l'ouverture (4) assure un passage calibrée pour l'air, le calibre étant déterminé de manière à assurer le premier débit d'air lorsque le clapet (2) est dans la première position (I). 4. Piquage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le clapet (2) est monté sur un axe de pivotement (3) motorisé par un moteur électrique. 2888304 12 5. Piquage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le clapet (2) est monté sur un axe de pivotement (3) motorisé par un vérin à cire. 6. Piquage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le ventilateur et le clapet (2) sont relié à des moyens de commande communs assurant que tout changement de débit d'air soit obtenu à la fois par un changement de vitesse du ventilateur et un changement de position du clapet (2). 7. Piquage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (1) présente un diamètre d'entrée et un diamètre de sortie inférieur au diamètre d'entrée. 8. Piquage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (1) présente un diamètre d'entrée et un diamètre de sortie, le passage du diamètre d'entrée vers le diamètre de sortie se faisant sous la forme d'une convergence de type tuyère. 9. Caisson de ventilation mécanique contrôlée comportant au moins un élément tubulaire (1) à débit variable avec une entrée et une sortie, l'entrée étant destinée à être orientée vers une pièce dont il faut aspirer de l'air et la sortie étant destinée à être orientée vers un ventilateur assurant l'évacuation de l'air, caractérisé en ce que l'élément tubulaire (1) est pourvu d'un clapet (2) rigide commandé monté à l'intérieur de l'élément tubulaire (1) de manière à pouvoir pivoter entre une première position (I) correspondant à un premier calibre de passage d'air et une deuxième position (II) correspondant à un deuxième calibre de passage d'air, le deuxième calibre étant plus grand que le premier calibre.