Brevet FR2953001A1 — publié le 20110527

L'invention concerne un système de climatisation pour un bâtiment permettant de rafraîchir ou de chauffer le bâtiment en réalisant des économies d'énergie. Il est connu d'utiliser une source de température relativement constante, par exemple un puits canadien, tantôt comme source froide pour rafraîchir un bâtiment, 15 par exemple une habitation, tantôt comme source chaude pour faire des économies de chauffage. L'air qui circule dans les canalisations de l'échangeur de calories du puits canadien est réchauffé en hiver et rafraîchi en été. Cet air neuf est introduit dans une maison d'habitation, et contribue ainsi à son chauffage ou à son rafraîchissement, c'est à dire à sa climatisation. 20 Cependant un tel système manque de flexibilité : il n'est bien adapté qu'en été et en hiver, lorsque les différences de température entre le sol et l'air extérieur sont bien marquées et constantes, il est peu adapté en demi saison. Par exemple, il peut arriver que l'air extérieur soit plus frais que le sol, et qu'en vue de rafraîchir la maison, il soit préférable d'utiliser l'air extérieur. 25 Ces problèmes sont résolus par le système de climatisation selon l'invention. A cet effet, l'invention propose un système de climatisation pour bâtiment comportant : - des moyens d'échange de calories comprenant une première prise d'air extérieur, - une seconde prise d'air extérieur, 30 - un réseau de distribution d'air dans le bâtiment, - une vanne de distribution, caractérisé en ce que la vanne de distribution comporte : - une première entrée d'air en provenance des moyens d'échange de calories, - une seconde entrée d'air en provenance de la seconde prise d'air extérieur, - au moins une première sortie pour l'air en direction du réseau de distribution d'air, - des moyens de sélection d'une entrée entre la première et la seconde entrée d'air. Grâce à ces dispositions, l'utilisateur a en permanence le choix d'utiliser comme air neuf soit l'air en provenance des moyens d'échange de calories, par exemple un puits canadien, soit l'air extérieur. Le changement se fait en sélectionnant en entrée soit la première entrée d'air, en provenance du moyen d'échange de calories, soit la seconde entrée qui admet de l'air extérieur. Cette sélection peut par exemple s'effectuer en manoeuvrant une vanne trois voies, comportant deux entrées exclusives l'une de l'autre et une sortie. Cette manoeuvre peut être manuelle ou commandée par un automate. Un puits canadien est un réseau de canalisations enfoui à environ deux mètres dans le sol et dans lequel on fait circuler un fluide, habituellement de l'air puisé à l'extérieur. On utilise le fait que la température dans le sol est plus stable que celle de l'air ambiant, en moyenne plus élevée que la température ambiante en hiver et plus basse en été. A une certaine profondeur, le sol peut donc être utilisé comme source froide en été et comme source chaude en hiver. Avantageusement, le système de climatisation peut se caractériser en outre en 20 ce que: - la vanne de distribution comporte une seconde sortie d'air, - le système comporte en outre un moyen de chauffage de l'air monté entre la seconde sortie d'air de la vanne de distribution et le réseau de distribution d'air du bâtiment, 25 - la vanne de distribution comporte des moyens de sélection d'une sortie entre la première et la seconde sortie d'air. En situation hivernale, c'est à dire lorsque le système est utilisé pour réchauffer la maison, le passage de l'air dans le moyen d'échange de calories réchauffe l'air 30 extérieur, mais cette élévation de température n'est pas suffisante pour donner à l'air neuf une température de confort. Au contraire, le système peut être perçu comme « soufflant de l'air froid », ce qui n'est pas agréable. En conséquence, même si l'habitation possède par ailleurs son système de chauffage, il peut être avantageux de réchauffer l'air neuf avant de le diffuser dans l'habitation. A cet effet la vanne de distribution du système de climatisation peut comporter une seconde sortie qui oriente l'air vers un moyen de chauffage de l'air, par exemple un chauffe eau. La vanne comporte alors en outre un moyen de sélection de la sortie d'air, tantôt vers le réseau de distribution de l'air du bâtiment, tantôt vers le chauffe eau. La vanne peut par exemple être une vanne quatre voies, comportant deux entrées exclusives l'une de l'autre, air extérieur et air provenant du moyen d'échange de calories, et deux sorties exclusives l'une de l'autre, moyen de chauffage et réseau d'utilisation de l'air. L'utilisateur a en permanence le choix d'orienter ou non l'air neuf vers le moyen de chauffage en manoeuvrant la vanne quatre voies. Cette manoeuvre peut être manuelle ou commandée par un automate. Le chauffe eau peut être dédié à ce réchauffement de l'air neuf, ou peut être un chauffe eau existant, par exemple le chauffe eau de production d'eau chaude sanitaire, comportant un bain d'eau chaude et un second serpentin pour chauffer l'eau, c'est à dire un chauffe eau double flux. Avantageusement, le système peut comporter en outre un filtre à micro organismes, et/ou un dessicatif. Le filtre à micro organismes vise à limiter la prolifération de bactéries, de moisissures... dans les canalisations d'air, qui sont à l'origine de mauvaises odeurs. Le dessicatif a pour fonction d'assécher l'air de façon à lutter également contre les proliférations et à éviter les condensations d'eau. Le système peut également comporter un moyen de récupération des eaux de condensation, situé à un point bas du système. Avantageusement, le réseau de distribution d'air dans le bâtiment comporte un espace sensiblement continu ménagé dans l'épaisseur d'au moins un mur. Grâce à ces dispositions, la climatisation est apportée par un ou plusieurs mur(s) du bâtiment grâce à la lame d'air qui circule dans son/leur épaisseur, horizontalement et verticalement. L'air neuf n'est plus introduit directement dans le bâtiment mais dans un espace prévu dans l'épaisseur du/des mur(s). On améliore ainsi considérablement le confort de l'habitation. On s'affranchit également des problèmes d'odeur qui peuvent se développer dans les canalisations d'air. Avantageusement, l'espace sensiblement continu est constitué par l'alignement horizontal et vertical de cavités ménagée chacune au sein des blocs de construction constituant l'au moins un mur du bâtiment. Les murs peuvent être construits avec des blocs de construction qui comportent chacun une cavité intérieure communiquant avec l'extérieur du bloc, de telle sorte que ces cavités peuvent être mises en communication lors de l'élévation du/des mur(s). On constitue ainsi une lame d'air dans l'épaisseur du/des mur(s) qui peut être utilisée par le système de climatisation. Avantageusement, le système de climatisation peut comporter des moyens de sélection des points d'admission et de sortie d'air dans l'au moins un mur, entre les deux dispositions suivantes : - une première disposition dans laquelle l'air est admis à la base du mur et rejeté à l'extérieur par sa partie haute, - une seconde disposition dans laquelle l'air est admis en partie haute du mur et rejeté à l'extérieur à sa base. Le système de climatisation peut être utilisé pour chauffer ou rafraîchir le bâtiment. Il peut être avantageux, lorsqu'il s'agit de chauffer le bâtiment, d'admettre l'air chaud par la base du mur et de le rejeter par le haut (première disposition), et lorsqu'il s'agit de le rafraîchir, d'admettre l'air frais par le haut du mur et de le rejeter par sa base (seconde disposition). A cet effet il peut comporter deux vannes, une pour la sélection du point d'entrée de l'air neuf dans le mur et une pour la sélection de la sortie d'air. L'invention concerne également un procédé de climatisation utilisant le système de climatisation, comprenant l'étape suivante : - si Th > Tc : si Tpc Text, sélectionner la première entrée d'air de la vanne de 30 distribution, sinon sélectionner la seconde entrée d'air, dans laquelle : Th est la température dans le bâtiment, Tc est la température de consigne pour le bâtiment, par exemple 20° C, Text est la température de l'air extérieur, Tpc est la température de l'air dans les moyens d'échange de calories. La première situation (Th > Tc) est par exemple une situation estivale, dans laquelle la température dans l'habitation est plus élevée que la température de consigne et dans laquelle il faut rafraîchir l'habitation. Dans ce cas, on choisit la source dont la température est la plus basse, soit celle de l'échangeur soit celle de l'air extérieur. Même dans le cas de l'utilisation d'un puits canadien, dans lequel, en été, la température est en moyenne plus basse que celle de l'air extérieur, il peut se produire des moments, en fonction des conditions météorologiques, ou la nuit, où la température de l'air extérieur est plus basse que celle du puits canadien. Le système selon l'invention permet de bénéficier de ces conditions particulières pour optimiser la climatisation. La seconde situation (Th Dans le cas où le système comporte un moyen de chauffage de l'air monté entre la seconde sortie d'air de la vanne de distribution et le réseau de distribution d'air du bâtiment, le procédé comporte l'étape suivante : - si Th > Tc : sélectionner la première sortie d'air de la vanne de distribution et : si Tpc Text, sélectionner la première entrée d'air de la vanne de distribution, sinon sélectionner la seconde entrée d'air. Le système de climatisation comporte en outre un moyen de chauffage de l'air et un moyen de sélection de la sortie de la vanne de distribution. La règle de sélection de l'entrée est identique au mode de réalisation précédent du procédé mais celui-ci comporte en outre une étape de sélection de la sortie de la vanne de distribution. En situation estivale (Th > Tc), la première sortie est sélectionnée, c'est à dire que le système admet de l'air neuf directement dans la réseau de distribution d'air de l'habitation. En situation hivernale, la seconde sortie est sélectionnée, c'est à dire que le système dirige l'air vers le moyen de chauffage de l'air avant d'être admis dans le réseau de distribution. En effet, en situation hivernale, l'air en provenance du puits canadien ou de l'extérieur doit être chauffé pour être admis directement dans le réseau de distribution de l'habitation. Comme dans le mode de réalisation précédent du procédé, l'étape de sélection d'une sortie peut être réalisée manuellement ou, de préférence, par un automatisme. Lorsque le réseau de distribution d'air utilise un mur comportant un espace continu dans son épaisseur et comporte un moyen de sélection des points d'admission et de sortie d'air, il peut être avantageux, en situation hivernale, d'admettre l'air chaud à la base du mur, qui est a priori la partie la plus froide, et de le rejeter en partie haute (première disposition), et en situation estivale, d'admettre l'air frais en partie haute du mur, qui est a priori la partie la plus chaude, et de le rejeter à sa base (seconde disposition). Avantageusement, le procédé comporte donc l'étape suivante : - si Th Tc : sélectionner la seconde disposition. L'invention porte également sur un bloc de construction utilisé dans le système de climatisation comportant un espace continu dans l'épaisseur d'au moins un mur, le bloc comportant au moins une face supérieure, une face inférieure, deux faces d'extrémité et deux faces latérales, et comportant en outre une cavité débouchant par au moins une ouverture respective sur la face supérieure, sur la face inférieure ainsi que sur chaque face d'extrémité. L'assemblage de tels blocs de construction permet d'obtenir un alignement horizontal et vertical de leurs cavités respectives, et donc de réaliser un espace quasi continu dans l'épaisseur du mur ; cet espace est utilisé par le système de climatisation en tant que partie du réseau de climatisation du bâtiment. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente un schéma du système de climatisation selon l'invention, La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'un bloc de construction utilisé par le système de climatisation, La figure 3 représente une coupe verticale selon X-X' du bloc de construction utilisé par le système de climatisation, La figure 4 représente un schéma de configuration particulière du réseau de distribution d'air dans un mur. Le système de climatisation selon l'invention comporte un puits canadien 1, c'est à dire un réseau de canalisations enfoui dans le sol, à environ 2 m de profondeur. De l'air extérieur est prélevé par une première prise d'air extérieur 2 et forcé dans ces canalisations par un moyen de circulation d'air 3, par exemple un ventilateur, une pompe aspirante û refoulante... Le système de climatisation comporte par ailleurs une vanne quatre voies 4 comportant une première entrée 4a reliée à la sortie du puits canadien 1, et une seconde entrée 4b reliée à une seconde prise d'air extérieur 5. La vanne 4 comporte également une première sortie 4c reliée au réseau de distribution 7 de l'air neuf dans le bâtiment 10, et une seconde sortie 4d reliée à un chauffe eau 6 de production d'eau chaude sanitaire. Ce chauffe eau comporte une résistance électrique 6a, un bain d'eau chaude et un serpentin 6b pour l'air, en contact avec le bain d'eau chaude. Il peut également s'agir d'un chauffe eau de chauffage central associé à une chaudière à fuel ou à gaz. En sortie, le serpentin 6b du chauffe eau est relié au réseau d'utilisation 7 de l'air dans l'habitation. Il est à noter que le chauffe eau 6 n'est nullement nécessaire : dans un autre mode de réalisation, le chauffe eau est absent et la vanne 4 ne dispose que d'une seule sortie 4c. Un second moyen de circulation d'air 8 peut être disposé dans le réseau de distribution d'air 7. Le réseau de distribution d'air utilise un espace quasi continu prévu dans 10 l'épaisseur du mur 10. Il peut s'agir d'un espace totalement continu si le mur 10 est en fait réalisé sous la forme de deux parois distinctes séparées par une lame d'air. Mais de préférence, le mur 10 est constitué de blocs de construction 20 comme illustré par les figures 2 et 3. 15 Le bloc de construction 20 illustré en figures 2 et 3 comporte une face supérieure 21, une face inférieure, deux faces latérales 22a (non visible) et 22b, et deux faces d'extrémité 23a et 23b (non visible). La face supérieure 21 comporte une ouverture supérieure 24 et la face inférieure 3 comporte une ouverture inférieure en deux parties, 25a et 25b. La face d'extrémité 23a comporte une ouverture 12 et la 20 face d'extrémité opposée 23b comporte une ouverture correspondante 13. Ces ouvertures 24, 25a et 25b, 12, 13 mettent en communication une cavité 14 située à l'intérieur du bloc 20 avec l'extérieur. Cette cavité 14 a donc essentiellement la forme d'une croix. 25 Les ouvertures 12 et 13 viennent en regard lorsque deux blocs sont assemblés l'un dans le prolongement de l'autre. De plus, la longueur des ouvertures supérieure et inférieures 24, 25a et 25b est telle que lorsque deux blocs sont superposés en quinconce, ces ouvertures viennent au moins partiellement en recouvrement. Lors de l'élévation du mur, les cavités 14 de chaque bloc de construction 20 sont donc mises 30 en communication horizontale et verticale. On constitue ainsi un espace quasi continu dans l'épaisseur du mur 10, dans lequel l'air de climatisation peut circuler. La figure 4 illustre un mode de réalisation particulier du réseau de distribution d'air, permettant d'admettre de l'air frais par la partie haute d'un mur 10 et de l'air 9 chaud par la partie basse. Le réseau de distribution 7 comporte une vanne 31 sur le circuit d'admission d'air dans le mur 10 et une vanne 32 sur le circuit de sortie d'air. Selon la position de la vanne 31, l'air peut être admis en partie haute 10a ou en partie basse 10b du mur. Selon la position de la vanne 32, l'air peut sortir en partie haute 5 10c ou en partie basse 10d du mur. Le réseau peut prendre deux dispositions : - admission d'air frais en partie haute 10a et évacuation en partie basse 10d, - admission d'air chaud en partie basse 1Ob et évacuation en partie haute 1 Oc. Revendications1. Système de climatisation pour bâtiment comportant : - des moyens d'échange de calories (1) comprenant une première prise d'air extérieur (2), - une seconde prise d'air extérieur (5), - un réseau de distribution d'air dans le bâtiment (7), - une vanne de distribution (4), caractérisé en ce que la vanne de distribution comporte : - une première entrée d'air (4a) en provenance des moyens d'échange de calories (1), - une seconde entrée d'air (4b) en provenance de la seconde prise d'air extérieur (5), - au moins une première sortie (4c) pour l'air en direction du réseau de distribution d'air (7), - des moyens de sélection d'une entrée entre la première (4a) et la seconde (4b) entrée d'air. 2. Système de climatisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que : - la vanne de distribution (4) comporte une seconde sortie d'air (4d), - le système comporte en outre un moyen de chauffage de l'air (6) monté entre la seconde sortie d'air (4d) de la vanne de distribution (4) et le réseau de distribution (7) d'air du bâtiment, - la vanne de distribution (4) comporte des moyens de sélection d'une sortie entre la première (4c) et la seconde (4d) sortie d'air. 3. Système de climatisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de chauffage de l'air (6) est un chauffe eau, en particulier un chauffe eau double flux. 4. Système de climatisation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d'échange de calories est un puits canadien (1). 5. Système de climatisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un filtre à micro organismes. 2953001 -11- 6. Système de climatisation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dessicatif. 5 7. Système de climatisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le réseau de distribution d'air (7) dans le bâtiment comporte un espace sensiblement continu ménagé dans l'épaisseur d'au moins un mur (10). 8. Système de climatisation selon la revendication 7, 10 caractérisé en ce que l'espace sensiblement continu est constitué par l'alignement horizontal et vertical de cavités ménagées chacune au sein des blocs de construction constituant l'au moins un mur (10). 9. Système de climatisation selon la revendication 7 ou 8, 15 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sélection (31, 32) des points d'admission (10a, 10b) et de sortie (10c, 10d) d'air dans l'au moins un mur (10), entre les deux dispositions suivantes : - une première disposition dans laquelle l'air est admis à la base du mur et rejeté à l'extérieur par sa partie haute, 20 - une seconde disposition dans laquelle l'air est admis en partie haute du mur et rejeté à l'extérieur à sa base. 10. Procédé de climatisation d'un bâtiment utilisant le système de climatisation selon l'une des revendications 1 et 3 à 9, et comportant l'étape 25 suivante : - si Th > Tc : si Tpc Text, sélectionner la première entrée d'air de la vanne de distribution, sinon sélectionner la seconde entrée d'air, 30 dans laquelle : Th est la température dans le bâtiment, Tc est la température de consigne pour le bâtiment, Text est la température de l'air extérieur, Tpc est la température de l'air dans les moyens d'échange de calories. 2953001 -12- 11. Procédé de climatisation d'un bâtiment utilisant le système de climatisation selon l'une des revendications 2 à 9 et comportant l'étape suivante : - si Th > Tc : sélectionner la première sortie d'air de la vanne de distribution et : si 5 Tpc Text, sélectionner la première entrée d'air de la vanne de distribution, sinon sélectionner la seconde entrée d'air. 10 12. Procédé de climatisation d'un bâtiment selon la revendication 10 ou 11 utilisant le système de climatisation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante : - si Th Tc : sélectionner la seconde disposition. 13. Bloc de construction utilisé dans un système de climatisation selon la revendication 8, comportant au moins une face supérieure, une face inférieure, deux 20 faces d'extrémité et deux faces latérales, et comportant en outre une cavité débouchant par au moins une ouverture respective sur la face supérieure, sur la face inférieure ainsi que sur chaque face d'extrémité.