Brevet FR2942530A1 — publié le 20100827

La présente invention concerne une installation de chauffage et de refroidissement d'un bâtiment. Le document WO 2007/009169 décrit une installation de chauffage et de refroidissement d'un bâtiment comprenant un dispositif de refroidissement par évaporation raccordé, par une manchette de raccordement, à un conduit intermédiaire logeant un ventilateur, le conduit intermédiaire étant raccordé en aval du ventilateur à une canalisation d'insufflation d'air agencée pour insuffler l'air provenant du ventilateur dans au moins une pièce du bâtiment. L'installation comprend en outre une canalisation de reprise d'air raccordée au conduit intermédiaire en amont du ventilateur et agencée pour rediriger l'air provenant de ladite pièce du bâtiment vers le conduit intermédiaire, et des moyens de chauffage logés dans la canalisation de reprise d'air. L'installation comprend de plus un dispositif de régulation disposé en amont du ventilateur et mobile entre une première position permettant un écoulement d'air uniquement du dispositif de refroidissement par évaporation vers le canalisation d'insufflation et une seconde position permettant un écoulement d'air uniquement de la canalisation de reprise d'air vers la canalisation d'insufflation. Ainsi, l'installation décrite dans le document WO 2007/009169 assure, en fonction de la position des moyens de régulation, un refroidissement ou un chauffage d'un bâtiment sans nécessiter l'utilisation d'une pompe à chaleur réversible présentant un coût et une consommation électrique élevés. Cependant, les coûts d'une telle installation restent encore élevés du fait notamment du nombre important de pièces à raccorder qui augmente le temps de montage de ladite installation. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Le problème technique à la base de l'invention consiste donc à fournir une installation de chauffage et de refroidissement d'un bâtiment qui soit de structure simple et économique. A cet effet, l'invention concerne une installation de chauffage et de refroidissement d'un bâtiment, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un caisson dans lequel est logé un dispositif de refroidissement par évaporation, le caisson comportant au moins une ouverture d'entrée d'air communiquant avec l'extérieur du bâtiment et équipée de premiers moyens d'obturation mobiles entre une position d'obturation et une position de libération, le caisson comportant en outre une ouverture de reprise d'air et une ouverture de sortie d'air, le dispositif de refroidissement par évaporation étant agencé pour diriger un flux d'air entrant par l'ouverture d'entrée d'air et/ou l'ouverture de reprise d'air vers l'ouverture de sortie d'air de telle sorte que ce flux d'air traverse le dispositif de refroidissement par évaporation avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air, - une canalisation d'insufflation d'air raccordée à l'ouverture de sortie d'air et agencée pour insuffler l'air provenant du caisson dans au moins une pièce du bâtiment, - une canalisation de reprise d'air raccordée à l'ouverture de reprise d'air du caisson et agencée pour rediriger l'air provenant de ladite pièce du bâtiment vers le caisson, la canalisation de reprise d'air ou l'ouverture de reprise d'air du caisson comportant des seconds moyens d'obturation mobiles entre une position d'obturation et une position de libération, - des moyens de chauffage disposées dans la canalisation 15 d'insufflation d'air, et - des moyens de commande du dispositif de refroidissement par évaporation, des moyens de chauffage et des premiers et seconds moyens d'obturation. La disposition du dispositif de refroidissement par évaporation dans 20 un caisson dans lequel débouchent respectivement le conduit d'insufflation d'air et le conduit de reprise d'air permet de limiter le nombre de pièces à raccorder, ce qui diminue le temps de montage de l'installation et donc son coût. En outre, la disposition du dispositif de refroidissement par 25 évaporation dans un tel caisson permet d'humidifier l'air insuffler dans la pièce du bâtiment aussi bien en mode chauffage qu'en mode refroidissement, ce qui peut être bénéfique dans certains domaines d'activité, tels que l'imprimerie. Avantageusement, les moyens de commande comportent un boîtier de commande agencé pour commander le fonctionnement du dispositif 30 de refroidissement par évaporation, des moyens de chauffage et des premiers et seconds moyens d'obturation. De préférence, l'installation comprend des premiers moyens de mesure agencés pour mesurer la température de l'air dans ladite pièce du bâtiment. De façon avantageuse, l'installation comprend des deuxièmes moyens de mesure agencés pour mesurer la température de l'air au niveau des moyens de chauffage. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de refroidissement par évaporation comporte un ventilateur, au moins un élément de refroidissement et des moyens d'humidification de l'élément de refroidissement, le ventilateur étant agencé pour diriger le flux d'air entrant par l'ouverture d'entrée d'air et/ou l'ouverture de reprise d'air vers l'ouverture de sortie d'air de telle sorte que ce flux d'air traverse l'élément de refroidissement avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air. Avantageusement, lorsque les moyens de chauffage fonctionnent, les moyens de commande sont agencés pour réguler la vitesse de rotation du ventilateur en fonction de la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure. De préférence, les moyens de commande sont agencés pour augmenter la vitesse de rotation du ventilateur lorsque la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure dépasse une valeur prédéterminée, et inversement. Les moyens de chauffage fonctionnant avantageusement un mode tout ou rien, ces dispositions assurent un transfert thermique optimisé des moyens de chauffage vers la pièce du bâtiment. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens de commande sont agencés pour commander l'alimentation des moyens de chauffage lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure est inférieure à une valeur prédéterminée. Préférentiellement, les moyens de commande sont agencés pour déplacer les premiers et seconds moyens d'obturation entre leurs positions d'obturation et de libération en fonction de la température mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure. Préférentiellement, l'installation comprend des troisièmes moyens de mesure agencés pour mesurer l'hygrométrie dans ladite pièce du bâtiment. De préférence, les moyens de commande sont agencés pour commander le fonctionnement des moyens d'humidification en fonction de la température mesurée par les premiers moyens de mesure et/ou en fonction de l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure. Avantageusement, les moyens de chauffage comprennent au moins un échangeur thermique tubulaire chauffé par l'intérieur à l'aide d'au moins un brûleur à gaz. Ces dispositions permettent de diminuer les pertes de charge au niveau des moyens de chauffage. De façon préférentielle, les premiers et/ou seconds moyens d'obturation comportent au moins un volet monté pivotant entre une position 5 d'obturation et une position de libération. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette installation de chauffage et de refroidissement. 10 Figure 1 est une vue schématique d'une installation de chauffage et de refroidissement selon l'invention dans un premier mode de fonctionnement. Figure 2 est une vue schématique de l'installation de chauffage et de refroidissement de figure 1 dans un deuxième mode de fonctionnement. Figure 3 est une vue schématique des moyens de commande de 15 l'installation de figure 1. Les figures 1 à 3 représentent une installation de chauffage et de refroidissement 2 d'un bâtiment. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend un caisson métallique 3 installé sur la toiture 4 ou la terrasse du bâtiment et dans 20 lequel est logé un dispositif de refroidissement par évaporation 5. Le dispositif de refroidissement par évaporation 5 comporte un ventilateur 6, des filtres de refroidissement (non représentés sur les figures) disposés autour du ventilateur 6, et des moyens d'humidification des filtres de refroidissement (non représentés sur les figures). De préférence, le ventilateur, 25 les filtres de refroidissement et les moyens d'humidification sont logés dans un carter 7, de préférence en matière plastique, muni de fentes d'entrée d'air. Les moyens d'humidification comportent de façon connue un réservoir d'eau disposé en dessous des filtres de refroidissement et alimenté en eau à partir d'un conduit d'alimentation 8, un dispositif de distribution d'eau 30 disposé au dessus des filtres de refroidissement et agencé pour permettre un écoulement d'eau par gravité sur les filtres de refroidissement, et une pompe agencée pour alimenter en eau le dispositif de distribution d'eau à partir d'eau contenue dans le réservoir. Le caisson 3 est sensiblement parallélépipédique et comporte trois 35 ouvertures latérales d'entrée d'air (non représentées sur les figures) communiquant avec l'extérieur du bâtiment. Chaque ouverture d'entrée d'air est ménagée sur l'une des faces latérales du caisson 3. Comme montré sur la figure 3, chaque ouverture d'entrée d'air est équipée de volets d'obturation 9 montés pivotant entre une position d'obturation de ladite ouverture d'entrée d'air et une position de libération de cette dernière dans laquelle un flux d'air peut traverser ladite ouverture et pénétrer à l'intérieur du caisson 3. Le caisson 3 comporte en outre une ouverture latérale 10 de reprise d'air et une ouverture inférieure 11 de sortie d'air. Le ventilateur 6 du dispositif de refroidissement par évaporation 5 est agencé pour diriger un flux d'air entrant par l'une des ouvertures d'entrée d'air et/ou l'ouverture de reprise d'air 10 vers l'ouverture de sortie d'air 11 de telle sorte que ce flux d'air traverse au moins l'un des filtres de refroidissement avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend de plus une canalisation d'insufflation d'air 12 raccordée à l'ouverture de sortie d'air 10 et agencée pour insuffler l'air provenant du caisson 3 dans au moins une pièce P du bâtiment. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend également des moyens de chauffage disposées dans la canalisation d'insufflation d'air 12. Les moyens de chauffage comprennent de préférence au moins un échangeur thermique à tube 13 chauffé par l'intérieur à l'aide d'au moins un brûleur à gaz alimenté en gaz par une conduite d'alimentation 14. Avantageusement, l'échangeur thermique à tube 13 est réalisé en acier inoxydable. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend en outre une canalisation de reprise d'air 15 raccordée à l'ouverture de reprise d'air 10 du caisson 3 et agencée pour rediriger l'air provenant de ladite pièce P du bâtiment vers le caisson3. Comme montré sur la figure 3, la canalisation de reprise d'air 15 comporte des volets d'obturation 16 montés pivotant entre une position d'obturation de ladite canalisation et une position de libération de cette dernière dans laquelle un flux d'air peut traverser ladite canalisation et pénétrer à l'intérieur du caisson 3. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend des premiers moyens de mesure 17 agencés pour mesurer la température de l'air dans ladite pièce P du bâtiment, des deuxièmes moyens de mesure 18 agencés pour mesurer la température de l'air au niveau des moyens de chauffage, et des troisièmes moyens de mesure 19 agencés pour mesurer l'hygrométrie dans ladite pièce P du bâtiment. L'installation de chauffage et de refroidissement 2 comprend des moyens de commande du dispositif de refroidissement par évaporation 5, des moyens de chauffage 13 et des premiers et seconds moyens d'obturation 9, 16. Comme montré sur la figure 3, les moyens de commande comportent un boîtier de commande 20 agencé pour commander l'alimentation électrique du ventilateur 6 et de la pompe du dispositif de refroidissement par évaporation 5, l'alimentation en gaz et l'allumage du brûleur à gaz des moyens de chauffage, et les déplacements des volets d'obturation 9, 16 entre leurs positions d'obturation et de libération. Le boîtier de commande 20 est également agencé pour réguler la vitesse de rotation du ventilateur 6. Les moyens de commande sont agencés pour déplacer les volets d'obturation 9, 16 entre leurs positions d'obturation et de libération en fonction notamment de la température mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure 17, 18 et/ou en fonction de l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure 19. De plus, lorsque les moyens de chauffage fonctionnent, les moyens de commande sont agencés pour réguler la vitesse de rotation du ventilateur 6 en fonction de la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure 18. Avantageusement, les moyens de commande sont agencés pour augmenter par palier la vitesse de rotation du ventilateur 6 lorsque la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure 18 dépasse respectivement différentes valeurs prédéterminées, et inversement. Avantageusement, lorsque les moyens de chauffage ne fonctionnent pas, les moyens de commande sont agencés pour réguler la vitesse de rotation du ventilateur 6 en fonction de la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 et/ou ou de l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure 19. Les moyens de commande sont également agencés pour commander le fonctionnement de la pompe des moyens d'humidification en fonction de la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 et/ou de l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure 19. Les moyens de commande sont de plus agencés pour commander le fonctionnement du brûleur à gaz 13 des moyens de chauffage en fonction de la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17. Selon un mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 1 et 2, les moyens de commande sont agencés d'une part pour commander l'alimentation en gaz et l'allumage du brûleur à gaz des moyens de chauffage lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 est inférieure à une première valeur prédéterminée, et inversement, et d'autre part pour alimenter électriquement la pompe des moyens d'humidification du dispositif de refroidissement par évaporation 5 lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 est supérieure à une seconde valeur prédéterminée, et inversement. En outre, selon ce mode de réalisation de l'invention, les moyens de commande sont agencés pour déplacer les volets d'obturation 9 dans leur position d'obturation et les volets d'obturation 16 dans leur position de libération lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 est inférieure à la première valeur prédéterminée, et pour déplacer les volets d'obturation 9 dans leur position de libération et les volets d'obturation 16 dans leur position d'obturation lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure 17 est supérieure à la seconde valeur prédéterminée. Ainsi, lorsque la température dans la pièce P dépasse la seconde valeur prédéterminée, les moyens de commande d'une part déplacent les volets d'obturation 9 dans leur position de libération et les volets d'obturation 16 dans leur position d'obturation, et d'autre part alimentent électriquement la pompe des moyens d'humidification de telle sorte que les filtres de refroidissement soient humidifiés. Dans ce cas de figure, l'installation fonctionne en mode refroidissement. Comme montré sur la figure 1, en mode refroidissement, seul un flux d'air provenant de l'extérieur du bâtiment peut pénétrer dans le caisson 3 en traversant les ouvertures d'entrée d'air du caisson. Ce flux d'air est dirigé par le ventilateur 6 du dispositif de refroidissement par évaporation 5 vers l'ouverture de sortie d'air 11 de telle sorte que ce flux d'air traverse les filtres de refroidissement humidifiés avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air 11. Lors du passage du flux d'air à travers les filtres de refroidissement, une quantité de l'eau retenue par les filtres de refroidissement s'évapore, ce qui provoque une diminution de la température de l'air traversant les filtres et une augmentation de l'hygrométrie de ce dernier. Ce flux d'air humidifié et rafraichi est ensuite insufflé dans la pièce P du bâtiment par l'intermédiaire de la canalisation d'insufflation d'air 12, ce qui 5 entraîne une diminution de la température de la pièce P. Bien entendu, le flux d'air n'est pas réchauffé par les moyens de chauffage qui ne fonctionnent pas en mode refroidissement. Lorsque la température dans la pièce P descend en dessous de la première valeur prédéterminée, les moyens de commande d'une part 10 déplacent les volets d'obturation 9 dans leur position d'obturation et les volets d'obturation 16 dans leur position de libération, et d'autre part commande l'alimentation en gaz et l'allumage du brûleur à gaz des moyens de chauffage. Dans ce cas de figure, l'installation fonctionne en mode chauffage. Comme montré sur la figure 2, en mode chauffage, seul un flux 15 d'air provenant de la pièce P du bâtiment peut pénétrer dans le caisson 3 par l'intermédiaire de la canalisation de reprise d'air 15. En mode chauffage, le ventilateur 6 du dispositif de refroidissement par évaporation fonctionne et dirige ce flux d'air en direction de l'ouverture de sortie d'air 11 de telle sorte que ce dernier traverse les filtres de refroidissement avant d'être dirigé vers 20 l'ouverture de sortie d'air 11. En mode chauffage, la pompe des moyens d'humidification ne fonctionne pas, les filtres de refroidissement ne sont donc pas humidifiés et n'entraînent de ce fait pas une diminution de la température du flux d'air les traversant. Puis, ce flux d'air traverse les moyens de chauffage afin d'être 25 réchauffé par l'intermédiaire de l'échangeur thermique 13 chauffé par l'intérieur à l'aide du brûleur à gaz associé. Le flux d'air réchauffé est ensuite insufflé dans la pièce P du bâtiment par l'intermédiaire de la canalisation d'insufflation d'air 12, ce qui entraîne une augmentation de la température de la pièce P. 30 Selon une variante de ce mode de réalisation de l'invention, les moyens de commande sont agencés pour stopper l'alimentation électrique de la pompe des moyens d'humidification du dispositif de refroidissement par évaporation 5 uniquement lorsque l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure 19 descend en dessous d'une valeur prédéterminée, et 35 inversement. De ce fait, en mode chauffage, le flux d'air traversant les filtres de refroidissement est humidifié avant d'air réchauffé par les moyens de chauffage. Ainsi, selon l'invention, il est possible d'insuffler de l'air chaud humide dans la pièce P. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les moyens de commande sont agencés pour régler les volets d'obturation 9, 16 dans des positions intermédiaires entre leurs positions d'obturation et de libération. Avantageusement, les moyens de commande sont agencés pour régler de manière continue la position des volets d'obturation 9, 16 entre leurs positions d'obturation et de libération. Selon cette variante de réalisation, les moyens de commande sont agencés pour permettre, en mode chauffage et en mode refroidissement, un mélange dans le caisson 3 d'un flux d'air provenant de l'extérieur du bâtiment avec un flux d'air provenant de la pièce P. De préférence, les moyens de commande sont agencés pour régler le taux d'air provenant de l'extérieur du bâtiment et le taux d'air provenant de la pièce P en réglant la position des volets d'obturation 9, 16. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette installation de chauffage et de refroidissement, décrite ci- dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS1. Installation de chauffage et de refroidissement (2) d'un bâtiment, 5 caractérisée en ce qu'elle comprend : - un caisson (3) dans lequel est logé un dispositif de refroidissement par évaporation (5), le caisson comportant au moins une ouverture d'entrée d'air communiquant avec l'extérieur du bâtiment et équipée de premiers moyens d'obturation (9) mobiles entre une position d'obturation et 10 une position de libération, le caisson comportant en outre une ouverture de reprise d'air (10) et une ouverture de sortie d'air (11), le dispositif de refroidissement par évaporation étant agencé pour diriger un flux d'air entrant par l'ouverture d'entrée d'air et/ou l'ouverture de reprise d'air vers l'ouverture de sortie d'air de telle sorte que ce flux d'air traverse le dispositif de 15 refroidissement par évaporation avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air, - une canalisation d'insufflation d'air (12) raccordée à l'ouverture de sortie d'air (11) et agencée pour insuffler l'air provenant du caisson dans au moins une pièce (P) du bâtiment, 20 - une canalisation de reprise d'air (15) raccordée à l'ouverture de reprise d'air (10) du caisson et agencée pour rediriger l'air provenant de ladite pièce du bâtiment vers le caisson, la canalisation de reprise d'air ou l'ouverture de reprise d'air comportant des seconds moyens d'obturation (16) mobiles entre une position d'obturation et une position de libération, 25 - des moyens de chauffage (13) disposées dans la canalisation d'insufflation d'air (12), et - des moyens de commande (20) du dispositif de refroidissement par évaporation, des moyens de chauffage et des premiers et seconds moyens d'obturation. 30 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de commande comportent un boîtier de commande (20) agencé pour commander le fonctionnement du dispositif de refroidissement par évaporation (5), des moyens de chauffage et des premiers et seconds moyens d'obturation 35 (9, 16). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des premiers moyens de mesure (17) agencés pour mesurer la température de l'air dans ladite pièce (P) du bâtiment. 4. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des deuxièmes moyens de mesure (18) agencés pour mesurer la température de l'air au niveau des moyens de chauffage (13). 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif de refroidissement par évaporation (5) comporte un ventilateur (6), au moins un élément de refroidissement et des moyens d'humidification de l'élément de refroidissement, le ventilateur étant agencé pour diriger le flux d'air entrant par l'ouverture d'entrée d'air et/ou l'ouverture de reprise d'air (10) vers l'ouverture de sortie d'air (11) de telle sorte que ce flux d'air traverse l'élément de refroidissement avant d'être dirigé vers l'ouverture de sortie d'air. 6. Installation selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que, lorsque les moyens de chauffage fonctionnent, les moyens de commande sont agencés pour réguler la vitesse de rotation du ventilateur (6) en fonction de la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure (18). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de commande sont agencés pour augmenter la vitesse de rotation du ventilateur (6) lorsque la température mesurée par les deuxièmes moyens de mesure (18) dépasse une valeur prédéterminée, et inversement. 8. Installation selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les moyens de commande sont agencés pour commander l'alimentation des moyens de chauffage lorsque la température mesurée par les premiers moyens de mesure (17) est inférieure à une valeur prédéterminée. 9. Installation selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisée en ce que les moyens de commande sont agencés pour déplacer les premiers et 35 seconds moyens d'obturation (9, 16) entre leurs positions d'obturation et delibération en fonction de la température mesurée par les premiers et/ou deuxièmes moyens de mesure (17, 18). 10. Installation selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée 5 en ce qu'elle comprend des troisièmes moyens de mesure (19) agencés pour mesurer l'hygrométrie dans ladite pièce (P) du bâtiment. 11. Installation selon au moins les revendications 3 et 5 ou 5 et 10, caractérisée en ce que les moyens de commande sont agencés pour 10 commander le fonctionnement des moyens d'humidification en fonction de la température mesurée par les premiers moyens de mesure et/ou en fonction de l'hygrométrie mesurée par les troisièmes moyens de mesure. 12. Installation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée 15 en ce que les moyens de chauffage comprennent au moins un échangeur thermique tubulaire (13) chauffé par l'intérieur à l'aide d'au moins un brûleur à gaz.