Brevet FR2945334A1 — publié le 20101112

Caisson de ventilation d'air et installation d'acheminement d'air Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un caisson de ventilation d'air comportant : un orifice d'entrée d'un flux d'air, un orifice de sortie du flux d'air, un ventilateur motorisé disposé entre l'orifice d'entrée et de sortie du flux d'air pour injecter le flux d'air se présentant à l'orifice d'entrée du caisson au travers de l'orifice de sortie. État de la technique Les caissons de ventilation comportent classiquement, comme sur la figure 1, un orifice d'entrée 4 et un orifice de sortie 5 d'un flux d'air. Entre l'orifice d'entrée 4 et de sortie 5, un ventilateur 6 est disposé de sorte que l'air soit aspiré par l'orifice d'entrée 4 puis insufflé au travers de l'orifice de sortie 5 avec une pression prédéterminée lui procurant une énergie cinétique suffisante pour être distribué. Un tel caisson trouve son application dans les installations de traitements d'air comportant un réseau d'acheminement de l'air. La figure 1 illustre un caisson 1 disposé dans un réseau d'acheminement 2a, 2b d'air, une pièce 3 est raccordée par le biais du réseau 2b au caisson 1. Afin d'acheminer l'air jusqu'à la pièce 3, le caisson doit aspirer l'air du réseau 2a et doit insuffler l'air dans le réseau 2b le séparant de la pièce 3. Un tel caisson a un faible rendement et demande une énergie conséquente pour une distribution convenable de l'air. Objet de l'invention L'objet de l'invention a pour but un caisson de ventilation à haut rendement. Ce but est atteint en ce que le caisson comporte un conduit raccordé d'une part à une zone de refoulement du ventilateur, et d'autre part à l'orifice de sortie, la section du conduit raccordée au ventilateur étant inférieure à la ~o section du conduit raccordée à l'orifice de sortie. Ceci présente l'avantage de limiter les pertes de charges du caisson et d'obtenir un caisson dont le rendement est optimal. 15 Selon un développement, la zone de refoulement ayant une section rectangulaire, le conduit comporte quatre faces reliant la zone de refoulement à l'orifice de sortie, une première face et une seconde face étant parallèles l'une par rapport à l'autre, et une troisième et une quatrième faces étant divergentes l'une par rapport à l'autre. 20 Selon une variante, la zone de refoulement ayant une section rectangulaire, le conduit comporte quatre faces reliant la zone de refoulement à l'orifice de sortie, lesdites faces étant deux à deux divergentes. 25 Selon un perfectionnement, le caisson comporte au moins un des composants choisi parmi un filtre, une batterie de chauffage ou de refroidissement, un récupérateur de chaleur, un humidificateur ou un déshumidificateur. 2 3 L'invention a aussi pour but une installation de ventilation comportant un réseau d'acheminement d'un flux d'air, munie d'au moins un caisson de ventilation. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention 10 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 illustre un caisson disposé dans une installation de ventilation selon l'art antérieur. 15 La figure 2 illustre une vue schématique d'un caisson selon l'invention. Les figures 3, 4 et 5 illustrent différents types de conduits pouvant être utilisés à l'intérieur du caisson. La figure 6 illustre un ventilateur de type turbine. Les figures 7 et 8 illustrent deux types de ventilateur selon une vue A-A de la 20 figure 6. Description de modes préférentiels de réalisation 25 Comme l'illustre la figure 2, le caisson 1 de ventilation d'air comporte un orifice d'entrée 4 d'un flux d'air et un orifice de sortie 5 du flux d'air. Le caisson 1 est, de préférence, étanche de manière à limiter les pertes de charge et augmenter le rendement du caisson 1. Le caisson 1 renferme un ventilateur 6 motorisé disposé entre l'orifice d'entrée 4 et de sortie 5 du flux 30 d'air. Un tel ventilateur 6 permet d'injecter le flux d'air se présentant à l'orifice d'entrée 4 du caisson au travers de l'orifice de sortie 5. Un conduit 75 4 est disposé à l'intérieur du caisson 1, ce conduit 7 est raccordé d'une part à une zone 8 de refoulement du ventilateur 6 et d'autre part à l'orifice de sortie 5 du caisson 1, permettant ainsi de canaliser l'air refoulé par le ventilateur 6, et de l'insuffler à la sortie du caisson 1. La zone de refoulement 8 correspond à une zone en sortie du ventilateur 6 au travers de laquelle le flux d'air est injecté. De préférence, le conduit 7 est relié hermétiquement à la zone 8 de refoulement et à l'orifice de sortie 5 pour limiter les fuites d'air et par conséquence les pertes de charge au niveau du caisson. La section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement du ventilateur 6 est inférieure à la section du conduit 7 au niveau du raccordement à l'orifice de sortie 5. Le conduit 7 forme donc un évasement divergent selon le sens d'écoulement du flux d'air (flèches F1 et F2 de la figure 2), c'est-à-dire de la zone 8 de refoulement du ventilateur 6 à l'orifice de sortie 5. L'utilisation d'un tel conduit 7 dans un caisson 1 de ventilation permet d'améliorer la consommation énergétique du caisson. En effet, la forme évasée du conduit 7 permet des gains de pression au niveau du caisson 1. Ainsi, pour une puissance de fonctionnement donnée, le caisson a un meilleur rendement que les caissons de l'art antérieur. C'est-à-dire que pour un point de fonctionnement (Débit/Pression) prédéterminé, le caisson de la présente invention fonctionne avec une puissance moindre que ceux de l'art antérieur. Le fonctionnement d'un caisson à une puissance inférieure permet aussi d'améliorer le niveau sonore résultant. Selon un développement, la zone 8 de refoulement du ventilateur 6, à laquelle est relié le conduit 7, a une section rectangulaire. Dès lors, le conduit 7 comporte quatre faces 9a, 9b, 9c, 9d, reliant la zone 8 de refoulement à l'orifice de sortie 5 (figures 3 à 5). Une première face 9a et une seconde face 9b sont sensiblement parallèles l'une par rapport à l'autre (face du dessus et du dessous sur la figure 3), une troisième face 9c et une quatrième face 9d sont divergentes l'une par rapport à l'autre (faces latérales sur la figure 3). Ainsi, la hauteur h, de la section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement peut être égale à la hauteur h2 de la section du conduit 7 au niveau du raccordement avec 5 l'orifice de sortie 5, alors que la largeur I, de la section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement est inférieure à la largeur 12 de la section du conduit au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie. Les flèches F1 et F2 illustrent le sens d'écoulement du flux d'air lorsque le conduit 7 est installé dans un caisson. Selon une variante illustrée à la figure 4, la largeur I, de la section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement peut être égale à la largeur 12 de la section du conduit 7 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5, alors que la hauteur h, de la section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement est inférieure à la hauteur h2 de la section du conduit 7 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5. Autrement dit, les faces 9c et 9d sont sensiblement parallèles entre elles alors que les faces 9a et 9b sont divergentes l'une par rapport à l'autre selon le sens d'écoulement du flux d'air illustré par les flèches F1 et F2. Selon une autre variante, la zone 8 de refoulement du ventilateur 5 auquel est relié le conduit 7 a une section rectangulaire. Dès lors, le conduit comporte quatre faces 9a, 9b, 9c, 9d destinées à relier la zone 8 de refoulement à l'orifice de sortie 5, lesdites faces étant deux à deux divergentes selon le sens d'écoulement du flux d'air illustré par les flèches F1 et F2. Ainsi, la hauteur h, et la largeur I, de la section du conduit 7 au niveau du raccordement à la zone 8 de refoulement du ventilateur 6 sont respectivement inférieures à la hauteur h2 et la largeur 12 de la section du conduit 7 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5.30 6 Bien entendu, tout type de section de la zone 8 de refoulement peut être envisagé. Ainsi, dans le cas d'une section circulaire de la zone 8 refoulement, le conduit forme un cylindre dont le diamètre de la section au niveau de la zone de refoulement est inférieur au diamètre de la section au niveau de l'orifice de sortie. En fonction de l'utilisation du caisson 1, ce dernier peut comporter au moins un des composants 16 (figure 2) choisi parmi un filtre, une batterie de chauffage ou de refroidissement, un récupérateur de chaleur, un humidificateur ou un déshumidificateur. De tels composants permettent de contrôler la qualité de l'air contenu dans une pièce en permettant de la chauffer ou de la climatiser, ou encore de contrôler son degré d'humidité. Un tel caisson, ou l'une de ses variantes, peut être disposé dans une installation comportant un réseau d'acheminement de l'air du type de celui illustré à la figure 1. Le caisson de ventilation peut être utilisé pour insuffler de l'air dans une pièce 3 ou extraire de l'air de la pièce. L'utilisation du caisson selon l'invention permet d'assurer la même qualité de ventilation de la pièce 3 que dans l'installation de l'art antérieur de la figure 1 tout en consommant moins d'énergie. En effet, selon différents tests, il a été démontré que pour un point de fonctionnement (Débit/Pression), il résulte une vitesse de rotation associée à une consommation électrique du ventilateur. L'utilisation d'un conduit 7 évasé permet pour un même point de fonctionnement, d'avoir un ventilateur fonctionnant à une vitesse inférieure et à une consommation inférieure, si l'on compare le caisson selon l'invention avec un caisson de l'art antérieur. Comme illustré aux figures 6 à 8, le ventilateur 6 motorisé utilisé peut être de type turbine avec moteur en accouplement direct, ou moteur déplacé entraînant la turbine via une courroie. Le ventilateur à turbine est composé d'une turbine entourée d'un boitier 10 muni d'au moins une ouverture d'entrée 11 d'un flux d'air (flèche F3) et d'une ouverture de sortie 12 du flux d'air (flèche F4). La turbine est constituée par une roue creuse 13 disposée dans l'ouverture d'entrée 11. La roue creuse 13 comporte à sa circonférence une pluralité de pales maintenues par une ossature. La roue est entraînée par un moteur 14 disposé coaxialement à ladite roue (figure 7) si le moteur est en accouplement direct, ou le moteur 14 peut être déporté de manière à entraîner la roue 13 à l'aide d'une courroie io d'entraînement 15 (figure 8). La rotation de la roue 13 provoque une pression négative au centre de celle-ci qui envoie l'air à l'intérieur du boîtier 10, l'air étant ensuite expulsé par l'ouverture de sortie 12. Afin de limiter les pertes de charge dans le boîtier, ce dernier est, de préférence, de forme générale cylindrique. L'ouverture de sortie 12 du boîtier correspond alors à la zone de 15 refoulement 8. Le conduit 7 s'accouple à l'ouverture de sortie par tout moyen. Par exemple, il peut être utilisé un manchon de raccordement disposé entre la sortie 12 du boîtier 10 et le conduit 7, l'assemblage peut être solidifié par une bride de fixation venant enserrer le manchon, le même principe peut être utilisé pour relier le conduit 7 à l'orifice de sortie 5 du caisson. 20 Bien entendu, il peut être utilisé tout type de ventilateur, l'invention ne se limitant pas à un ventilateur à turbine. Le caisson trouve son application notamment dans les installations de 25 ventilation et de traitements d'ait mécanique. Ces installations sont à destination des bâtiments, par exemple à usage tertiaire, habitats individuels ou collectifs, hôpitaux, etc. Revendications1. Caisson de ventilation d'air comportant : un orifice d'entrée d'un flux d'air (4), un orifice de sortie du flux d'air (5), un ventilateur (6) motorisé disposé entre l'orifice d'entrée (4) et de sortie (5) du flux d'air pour injecter le flux d'air se présentant à l'orifice d'entrée (4) du caisson au travers de l'orifice de sortie (5), io caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (7) raccordé d'une part à une zone (8) de refoulement du ventilateur (6), et d'autre part à l'orifice de sortie (5), la section du conduit (7) raccordée au ventilateur (6) étant inférieure à la section du conduit (7) raccordée à l'orifice de sortie (5). 15 2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que la zone (8) de refoulement ayant une section rectangulaire, le conduit comporte quatre faces (9a, 9b, 9c, 9d) reliant la zone (8) de refoulement à l'orifice de sortie (5), une première face (9a) et une seconde face (9b) étant parallèles l'une par rapport à l'autre, et une troisième (9c) et une quatrième (9d) faces étant 20 divergentes l'une par rapport à l'autre. 3. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en que la zone (8) de refoulement ayant une section rectangulaire, le conduit (7) comporte quatre faces (9a, 9b, 9c, 9d) reliant la zone (8) de refoulement à l'orifice de sortie 25 (5), lesdites faces (9a, 9b, 9c, 9d) étant deux à deux divergentes. 4. Caisson selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un des composants (16) choisi parmi un filtre, une batterie de chauffage ou de refroidissement, un récupérateur de chaleur, 30 un humidificateur ou un déshumidificateur. 8 9 5. Installation de ventilation comportant un réseau d'acheminement (2a, 2b) d'un flux d'air relié à une pièce (3), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un caisson de ventilation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le caisson (1) est un caisson d'extraction d'air de la pièce (3). 7. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le caisson (1) ~o est un caisson permettant d'insuffler de l'air dans la pièce (3).5