Brevet FR2928718A1 — publié le 20090918

La présente invention concerne les installations qui assurent l'évacuation d'émissions gazeuses fournies par un ou plusieurs postes émissifs dans un local, par exemple pour extraire de ce local un air comportant des charges thermiques ou polluantes. Cette invention s'applique plus particulièrement au traitement d'ambiance de locaux ayant de grands volumes, notamment supérieurs à 10000 m3. Pour évacuer un air chaud ou pollué (mauvaises odeurs, fumées, effluents gazeux agressifs ... ) fourni par un ou des postes émissifs dans un local, en particulier un local industriel, il est classique d'utiliser deux moyens : l'un consistant à capter les gaz émis à la source (soit directement sur la machine, soit juste au-dessus au moyen d'une hotte), l'autre consistant en une extraction générale qui renouvelle l'air du local (par un système d'aspiration situé au-dessus de l'espace à traiter, généralement à plusieurs mètres de hauteur par rapport au sol). Dans cette seconde solution, on utilise souvent des bouches d'aspiration, par exemple réparties sur des gaines, connectées à des moyens d'aspiration des émissions gazeuses récoltées, et de refoulement extérieur de ces gaz, après traitement éventuel. Cependant, ces moyens de simple aspiration sont réellement actifs sur un espace limité autour de chaque bouche d'aspiration. Pour obtenir une ventilation efficace, il est nécessaire d'avoir des débits d'extraction importants, ce qui nécessite la présence d'installations puissantes, coûteuses tant en investissement d'origine qu'en fonctionnement. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une installation qui permet le traitement de locaux de grand volume, comportant des charges thermiques ou polluantes élevées, tout en limitant les débits d'effluents gazeux à épurer, autorisant ainsi, pour une efficacité identique ou similaire, la présence de moyens matériels moins puissants et moins coûteux en utilisation, par rapport aux installations existantes. Pour cela, l'installation conforme à l'invention comporte au moins un module de soufflage, apte à créer par induction l'entraînement d'au moins une partie des émissions gazeuses que l'on cherche à évacuer, vers une bouche d'aspiration, dans l'axe ou sensiblement dans l'axe de cette dernière. Une telle installation combine les effets du soufflage et de l'aspiration pour assurer la ventilation du local équipé. Le ou les modules inducteurs induisent la circulation de l'air dans l'espace à traiter, au-dessus du ou des postes émissifs, pour perturber le cheminement naturel de l'air, en vue de le diriger vers la ou les bouches d'aspiration, ce qui permet pour une même efficacité de réduire les débits d'air qu'il serait nécessaire de mettre en oeuvre par une aspiration seule. Le taux d'induction de l'air par le module inducteur est supérieur à 2, voire supérieur à 5 3 (c'est-à-dire que pour 1 m3 d'air sortant du module inducteur, plus de 2 voire plus de 3 m3 d'air sont orientés vers la bouche d'aspiration associée). De préférence, le ou les modules inducteurs se présentent chacun sous la forme d'un ventilateur hélicoïde comprenant une entrée d'air pour le prélèvement d'air dans le local à traiter, et une sortie d'air orientée en direction de la ou de l'une des 10 bouches d'aspiration ; chaque module inducteur et la bouche d'aspiration associée étant placés de part et d'autre de l'espace à traiter. La sortie d'air de ce ventilateur est avantageusement munie d'une buse favorisant l'induction, de forme générale tronconique ou sensiblement tronconique, dont la section est décroissante de l'amont vers l'aval, tenant compte de la direction du flux 15 d'air. Cette buse de sortie est de préférence en forme générale d'hyperboloïde de révolution. D'autre part, l'entrée d'air du ventilateur hélicoïde est avantageusement munie d'un cône d'aspiration, de forme générale tronconique ou sensiblement tronconique dont la section est décroissante de l'amont vers l'aval, tenant compte de la direction du flux 20 d'air. Ce cône d'aspiration permet de réduire les pertes de charge et de limiter le bruit du ventilateur. Dans une forme de réalisation particulière, le ou les modules inducteurs sont situés plus bas que ladite ou lesdites bouches d'aspiration, et ils sont orientés vers le haut, chacun dans l'axe ou sensiblement dans l'axe de l'une desdites bouches 25 d'aspiration. Selon une forme de réalisation préférée, l'installation conforme à l'invention comporte des bouches d'aspiration ménagées sur une gaine connectée aux moyens d'aspiration d'air. D'autre part, l'installation comporte avantageusement plusieurs bouches 30 d'aspiration qui s'étendent en regard d'un espace à traiter ayant plusieurs dizaines de mètres de longueur, certaines au moins desdites bouches d'aspiration étant associées à des modules inducteurs ménagés en parallèle le long dudit espace à traiter. Si besoin, l'installation comporte au moins deux rangées de modules inducteurs, ménagés en série, la première rangée, la plus éloignée des bouches d'aspiration, 35 comportant moins de modules inducteurs que la seconde rangée située la plus près desdites bouches d'aspiration. Selon une forme de réalisation particulièrement intéressante : - les moyens d'aspiration sont structurés pour que le débit d'air au niveau de chaque bouche d'aspiration soit compris entre 1000 et 5000 m3/heure. - les modules inducteurs consistent en des ventilateurs hélicoïdes qui ont une puissance comprise entre 120 et 750 watts, qui comportent des orifices d'entrée et de sortie ayant un diamètre compris entre 250 et 600 mm, qui sont équipés d'une buse de sortie dont l'extrémité externe a un diamètre compris entre 120 et 320 mm, et qui sont adaptés pour souffler un débit d'air compris entre 700 et 3500 m3/heure. - au moins certains desdits modules inducteurs sont situés à une distance de la 10 bouche d'aspiration associée comprise entre 7 et 15 m. L'invention sera encore illustrée, sans être aucunement limitée, par la description suivante en association avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale, schématique, illustrant le principe de fonctionnement de l'installation, basé sur une combinaison soufflage/aspiration pour 15 l'évacuation des émissions gazeuses indésirables dans un local de grand volume ; - la figure 2 est une vue en perspective illustrant une structure possible d'installation conforme à l'invention, basée sur le principe décrit en relation avec la figure 1. La figure 1 montre schématiquement un local 1 dans lequel un poste 2 émet un effluent gazeux 3 et qui est équipé d'une installation 4 conforme à l'invention adaptée 20 pour évacuer ledit effluent gazeux 3. Le poste 2 libère les émissions gazeuses 3 dans l'ambiance du local 1, en particulier dans un espace 5 situé à sa verticale, à plusieurs mètres de hauteur. Et c'est au niveau de cet espace supérieur 5 que l'installation 4 agit, ceci selon un principe de soufflage/aspiration. 25 Pour cela, d'un côté de l'axe ou du plan vertical 6 de l'espace 5, on trouve une bouche d'aspiration (ou point de captage) 7 connectée à des moyens d'aspiration 8, et de l'autre côté dudit axe ou plan vertical 6, est aménagé un module soufflant inducteur 9 agencé pour prélever de l'air dans le local 1 et pour le refouler en direction de la bouche aspirante 7 (les flèches d'orientation sur la figure 1 matérialisent la direction du 30 flux d'air). La bouche aspirante 7 peut être placée sur une gaine collectrice 10 raccordée de manière appropriée aux moyens d'aspirations 8, généralement situés à l'extérieur du local 1. Ces moyens d'aspiration 8, classiques en eux-mêmes, peuvent être associés à des moyens de traitement (non représentés) fonction du type d'émissions 35 gazeuses en présence. Le gaz traité est généralement libéré dans l'atmosphère extérieure. La gaine collectrice 10, équipée de la bouche d'aspiration 7 est placée à plusieurs mètres de hauteur, par exemple entre 3 et 10 m de hauteur ; elle est fixée à la charpente ou à l'ossature du local 1 par tout moyen approprié. Le module inducteur 9 consiste en un ventilateur hélicoïde dont l'orifice 5 d'aspiration 11 est équipé d'un cône d'entrée 12 et dont l'orifice de refoulement 13 est équipé d'une buse de sortie 14. Comme on peut le voir sur la figure 1, le cône d'entrée 12 de ce module soufflant 9 a une forme générale tronconique dont la section diminue à partir de son extrémité externe, c'est-à-dire de l'amont vers l'aval si on tient compte de la direction 10 du flux d'air généré. D'autre part, la buse de sortie 14 a une forme générale sensiblement tronconique dont la section est croissante depuis l'extrémité externe, c'est-à-dire avec une section décroissante de l'amont vers l'aval si on tient compte de la direction du flux d'air généré. 15 Plus précisément, cette buse de sortie 14 présente une forme générale d'hyperboloïde de révolution, avec une section à décroissance progressive, forte au niveau de sa base et plus faible, voire nulle, au niveau de son extrémité externe. Cette forme particulière permet d'optimiser la régularité de la lame d'air propulsée vers la bouche d'aspiration 7 pour favoriser l'induction. 20 L'axe du module inducteur 9, et en particulier l'axe 15 de sa buse de sortie 14, est orienté du mieux possible vers l'axe 16 de la bouche d'aspiration 7 (un écart de parallélisme d'une quinzaine de degrés est admissible). Chaque bouche d'aspiration 7 est avantageusement équipée d'un organe déflecteur permettant d'optimiser le captage du flux d'air. 25 Le module inducteur 9 est fixé en hauteur sur la charpente 17 du local 1 par tout moyen approprié 18 (chaîne(s), câble(s), bras de maintien ...). Sur la figure 1, on remarque que le module inducteur 9 est positionné un peu plus bas que la bouche aspirante 7 et que l'axe 15 de sa buse de sortie 14 est incliné, orienté du bas vers le haut, afin d'être correctement dirigé vers cette bouche aspirante 30 7. D'une manière générale, tout autre positionnement est possible, adapté notamment en fonction de la structure du local équipé et/ou de la présence d'obstacles. Le module inducteur 9 et la bouche d'aspiration 7 sont donc placés de part et d'autre de l'espace 5 à traiter, et plus particulièrement de part et d'autre de l'axe ou du plan vertical 6 passant par ledit espace à traiter 5, cela de manière à ce que le flux 35 d'air produit par le module 9 pousse et entraîne les émissions gazeuses 3 vers la bouche d'aspiration 7 associée. Le flux d'air du module 9 entraîne avec lui par induction un volume d'air conséquent du local et en particulier de l'espace 5 à traiter, ce qui potentialise l'aspiration conjuguée par la bouche aspirante 7. Le taux d'induction correspondant est supérieur à 2, voire même supérieur à 3. L'efficacité de l'installation s'en trouve sensiblement améliorée. Ainsi, à efficacité équivalente par rapport à une simple installation d'aspiration, le débit requis est sensiblement minoré (au minimum de facteur trois) ; cela implique une puissance d'installation moindre et aussi un coût d'utilisation proportionnellement inférieur. L'installation correspondante conjugue donc une meilleure efficacité de la ventilation et un coût de fonctionnement réduit. Les possibilités offertes par ce principe double flux permettent de traiter des locaux de grand volume (supérieurs à 10000 m3, en particulier supérieurs à 30000 m3), notamment pour dissiper les buées, maîtriser les polluants (odeurs ou autres), chauffer des zones froides, refroidir des zones chaudes, déstratifier des masses d'air, ou encore déstructurer des panaches de fumées statiques. D'une manière générale, une même installation comprend avantageusement une pluralité de bouches d'aspiration 7 et une pluralité de modules inducteurs 9, dimensionnés, organisés et structurés en fonction du site à équiper. En particulier, le dimensionnement et la puissance d'aspiration au niveau des bouches d'aspiration 7, ainsi que le nombre, le positionnement et la puissance individuelle des modules soufflants 9, seront à chaque fois étudiés en fonction du type d'émission gazeuse en présence, de leur localisation et des volumes à traiter. Par exemple, un espace linéaire à traiter de plusieurs dizaines de mètres peut être équipé d'une gaine aspirante 10 en hauteur, associée à une pluralité de bouches d'aspiration 7, et, de l'autre côté de l'espace 5 à traiter, d'une rangée de modules inducteurs 9, de la manière illustrée sur la figure 2. Pour certaines installations, toutes les bouches aspirantes 7 seront associées à un module inducteur 9. Pour d'autres, certaines des bouches 7 seront dépourvues de module soufflant 9 associé. Les modules inducteurs 9 sont séparés les uns des autres de quelques mètres et ils sont espacés des bouches aspirantes 7 associées de plusieurs mètres. Les modules inducteurs 9 peuvent aussi être montés en série, sur deux rangées ou plus, en regard des points de captage aspirants 7, de manière à optimiser l'effet dynamique du soufflage généré. Dans ce cas, si on utilise des modules soufflants 9 identiques, la rangée la plus éloignée des moyens collecteurs 7, 10 comprendra de préférence moins de modules 9 que la rangée la plus proche. Pour cette rangée, la plus éloignée, il sera aussi possible d'utiliser des modules 9 moins puissants. Dans une forme de réalisation intéressante, les modules inducteurs 9 de l'installation ont chacun une puissance comprise entre 120 et 750 watts, avec des orifices d'entrée et de sortie dont le diamètre est compris entre 250 et 600 mm, un diamètre de sortie de buse 14 compris entre 120 et 320 mm et dont le débit d'air sortant est compris entre 700 et 3500 m3/heure. Ces modules inducteurs 9 sont placés (au moins pour certains) à une distance des bouches aspirantes 7 associées comprise entre 7 et 15 mètres, et le débit d'air au niveau de ces bouches aspirantes 7 est compris entre 1000 et 5000 m3/heure. Plus particulièrement, les modules inducteurs 9 se présentent avantageusement sous la forme de ventilateurs hélicoïdes ayant - une puissance de 250 watts, - des orifices d'entrée et de sortie de 315 mm de diamètre, - un cône d'aspiration 12 dont le diamètre d'orifice d'entrée est de 500 mm, et - une buse de sortie 14 dont le diamètre d'orifice de sortie est de 180 mm. On notera que des modules inducteurs complémentaires peuvent être prévus, convenablement agencés pour prélever l'air d'une zone � morte �, non suffisamment ventilée, et pour le refouler dans l'espace 5 à traiter. De préférence, la gaine collectrice 10, équipée des bouches d'aspiration 7, est placée à proximité d'une paroi du bâtiment (paroi verticale, horizontale et encore de préférence dans un angle), ceci pour favoriser l'aspiration. Convenablement configurée et structurée, une telle installation conforme à l'invention peut permettre de diviser par deux le coût d'investissement, et de diviser par trois son coût de fonctionnement, par rapport aux installations actuelles fonctionnant par simple aspiration, pour une efficacité identique ou similaire. REVENDICATIONS - 1.- Installation d'évacuation d'émissions gazeuses fournies par au moins un poste émissif (2) dans un local (1), cela dans un espace à traiter (5) situé à plusieurs mètres de hauteur, laquelle installation comporte au moins une bouche (7) d'aspiration desdites émissions gazeuses, raccordée à des moyens d'aspiration (8) associés éventuellement à des moyens de traitement desdites émissions gazeuses, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un module de soufflage (9) apte à créer par induction l'entraînement d'au moins une partie desdites émissions gazeuses vers ladite bouche d'aspiration (7) dans l'axe (16) ou sensiblement dans l'axe (16) de cette dernière. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un ou plusieurs modules inducteurs (9), chacun en forme de ventilateur hélicoïde comprenant une entrée d'air (11) pour le prélèvement d'air dans le local (1) à traiter, et une sortie d'air (13) orientée en direction de la ou de l'une des bouches d'aspiration (7), chaque module inducteur (9) et la bouche d'aspiration associée (7) étant placés de part et d'autre de l'espace à traiter (5). 3.- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la sortie d'air (13) du ou des modules inducteurs (9) est munie d'une buse (14) de forme générale tronconique ou sensiblement tronconique, dont la section est décroissante de l'amont vers l'aval, tenant compte de la direction du flux d'air. 4.- Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la buse de sortie (14) du ou des modules inducteurs (9) est en forme générale d'hyperboloïde de révolution. 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'entrée d'air (11) du ou des modules inducteurs (9) est munie d'un cône d'aspiration (12), de forme générale tronconique ou sensiblement tronconique, dont la section est décroissante de l'amont vers l'aval, tenant compte de la direction du flux d'air. 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le ou les modules inducteurs (9) sont situés plus bas que ladite ou lesdites bouches d'aspiration (7), et en ce que ledit ou lesdits modules inducteurs (9) sont orientés vers le haut, chacun dans l'axe (16) ou sensiblement dans l'axe (16) de l'une desdites bouches d'aspiration (7). 7.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte des bouches d'aspiration (7) ménagées sur une gaine (10) connectée aux moyens d'aspiration d'air (8). 8.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de bouches d'aspiration (7) s'étendant en regard d'un espace à traiter (5) de plusieurs dizaines de mètres de longueur, certaines au moins desdites bouches d'aspiration (7) étant associées à des modules inducteurs (9) ménagés en parallèle le long dudit espace à traiter (5). 9.- Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux rangées de modules inducteurs (9) ménagés en série. 10.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte : - des moyens d'aspiration (8) adaptés pour obtenir un débit d'air au niveau des bouches d'aspiration (7) compris entre 1000 et 5000 m3/heure, - des modules inducteurs (9) en forme de ventilateurs hélicoïdes qui ont une puissance comprise entre 120 et 750 watts, qui comportent des orifices d'entrée et de sortie dont le diamètre est compris entre 250 et 600 mm, qui sont équipés d'une buse de sortie dont le diamètre d'orifice de sortie est compris entre 120 et 320 mm, et dont le débit d'air sortant est compris entre 700 et 3500 m3/heure, - au moins certains desdits modules inducteurs (9) étant situés à une distance de la bouche d'aspiration (7) associée comprise entre 7 et 15 mètres.