Brevet FR2951247A1 — publié le 20110415

Caisson de ventilation à haut rendement Domaine technique de l'invention io L'invention est relative à un caisson de ventilation d'air comportant au moins un orifice d'entrée d'un flux d'air à ventiler, un orifice de sortie du flux d'air, un ventilateur centrifuge muni d'une ouverture de refoulement reliée à l'orifice de sortie et d'au moins une ouverture d'aspiration, ledit 15 ventilateur centrifuge étant disposé dans un espace interne du caisson entre l'orifice d'entrée et de sortie du flux d'air. État de la technique 20 Un caisson 1 de ventilation, illustré à la figure 1, correspond à une enveloppe généralement parallélépipédique en métal ou en plastique. L'enveloppe englobe un ventilateur 6, et permet notamment le raccord du caisson 1 à un réseau de conduites par des viroles 2, 3 circulaires respectivement 25 disposées au niveau d'un orifice d'entrée 4 et d'un orifice de sortie 5 du caisson 1. Le ventilateur 6 est disposé entre l'orifice d'entrée 4 et de sortie 5 de sorte que l'air soit aspiré par l'orifice d'entrée 4 puis insufflé au travers de l'orifice 30 de sortie 5 avec une pression prédéterminée, lui procurant une énergie5 cinétique suffisante pour être distribué. Le ventilateur 6 comporte une ouverture de refoulement 7 reliée à l'orifice de sortie 5. Un tel caisson trouve son application dans les installations de traitements d'air comportant un réseau d'acheminement de l'air. Le 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 consiste à réaliser un caisson dont le rendement est optimisé de sorte à limiter la consommation électrique du ventilateur. Ce but est atteint en ce que le caisson comporte une buse de guidage du flux d'air disposée dans l'espace interne du caisson entre l'orifice d'entrée et l'ouverture d'aspiration du ventilateur centrifuge. 20 Selon un mode de réalisation du caisson, l'ouverture d'aspiration du ventilateur centrifuge ayant une forme cylindrique convergente dans le sens de ventilation du flux d'air, le diamètre interne de la buse Db est compris dans la plage 0,9 x Dmin Db s 1,1 x Dmax avec Dmin le diamètre minimal de l'ouverture d'aspiration et Dmax le diamètre maximum de l'ouverture 25 d'aspiration. Description sommaire des dessins 30 D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention 15 donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 illustre un caisson selon l'art antérieur. La figure 2 illustre un caisson selon un mode de réalisation de l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent chacune une variante de réalisation du caisson de la figure 2. La figure 5 illustre une ouverture d'aspiration vue de profil d'un ventilateur centrifuge utilisé dans le caisson. La figure 6 illustre une variante de réalisation utilisant un conduit interposé entre le ventilateur et l'orifice de sortie. Les figures 7 à 9 illustrent chacune un exemple de réalisation du conduit utilisé à la figure 6. La figure 10 illustre une variante de réalisation du caisson selon l'invention avec deux orifices d'entrée. Description de modes préférentiels de réalisation Comme l'illustre la figure 2, le caisson 1 de ventilation d'air comporte au moins un orifice d'entrée 4 d'un flux d'air et un orifice de sortie 5 du flux d'air à ventiler. Le caisson 1 est, de préférence, étanche de manière à limiter les fuites et augmenter le rendement. Le caisson 1 renferme un ventilateur 6 centrifuge. Le ventilateur centrifuge 6 est muni d'une ouverture de refoulement 7 reliée à l'orifice de sortie 5 et d'au moins une ouverture d'aspiration 8. Ainsi, le flux d'air est aspiré par l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur 6 avant d'être expulsé par l'ouverture de refoulement 7 du ventilateur 6. Ce ventilateur centrifuge 6 est disposé dans un espace interne du caisson 1 entre l'orifice d'entrée 4 et l'orifice de sortie 5 du flux d'air. L'espace où est situé le ventilateur correspond en fait à un volume de détente du caisson. Le volume de détente entraîne une perte de charge conséquente, impliquant une surconsommation du ventilateur pour permettre de compenser cette perte de charge. Sur les figures, le sens de circulation du flux d'air est représenté par les flèches F1 et F2. Le caisson peut comporter au niveau de ses orifices d'entrée 4 et de sortie 5 des viroles 2, 3 qui permettent de faciliter le raccordement du caisson 1 dans un réseau de conduites. Ces viroles ont la forme des conduites du réseau de conduites avec lequel elles doivent coopérer. Le ventilateur centrifuge 6 est un ventilateur pour lequel l'air est aspiré axialement par une ouverture d'aspiration 8 et expulsé radialement par une ouverture de refoulement 7. Le ventilateur centrifuge 6 comporte en général une turbine dont les aubes peuvent être inclinées vers l'avant ou l'arrière. La turbine est intégrée dans une volute dont le profil et les dimensions varient selon le type de turbine et les préconisations du fabricant. La rotation de la turbine est permise grâce à un moteur monté hors ou dans le flux d'air. De préférence, le moteur est monté hors du flux d'air, comme à la figure 2, pour limiter les pertes de charges. Le caisson peut se présenter sous la forme d'un assemblage de quatre panneaux, l'orifice d'entrée 4 étant réalisé dans un premier panneau et l'orifice de sortie 5 dans un second panneau sensiblement perpendiculaire au premier panneau. Cette forme de caisson permet de faciliter l'assemblage avec le ventilateur centrifuge 6 qui aspire l'air selon une première direction et expulse cet air selon une seconde direction perpendiculaire à la première direction. Afin de limiter la perte de charge due au volume de détente, le caisson comporte une buse 9 de guidage du flux d'air à ventiler. La buse 9 est disposée dans le caisson 1 entre l'orifice d'entrée 4 du caisson et l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur centrifuge 6. De préférence, l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur 6, la buse 9 et l'orifice d'entrée 4 sont coaxiaux. La buse 9 peut se présenter sous la forme d'un tube creux cylindrique. En guidant l'air en direction de l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur 6, les phénomènes de perte de charge liés au volume de détente s'estompent. De préférence, la buse 9 est fixée à un panneau interne 12 du caisson 10 comme sur la figure 2 au niveau de l'orifice d'entrée 4. Si le diamètre de la buse 9 est inférieur au diamètre de l'orifice d'entrée 4 (figure 2), alors la buse 9 est, de préférence, coaxiale à l'orifice d'entrée 4. Selon une variante, toujours en considérant que le diamètre de la buse 9 est inférieur au diamètre de l'orifice d'entrée 4, la buse 9 et son positionnement sont choisis 15 de manière à faire coïncider le passage d'air ménagé dans la buse 9 avec celui délimité par l'orifice d'entrée 4. Cette notion de coïncidence correspond au fait que le passage formé par le volume intérieur de la buse 9 débouche dans la surface définie par l'orifice d'entrée 4 du caisson 1. 20 La buse 9 peut aussi être fixée à l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur 6 comme sur la figure 3. Dans cette configuration, il est préférable que le diamètre de la buse 9 soit proche du diamètre de l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur centrifuge 6. Comme illustré à la figure 4, la configuration de la figure 3 peut-être prise en combinaison avec la fixation à un panneau interne 25 12 du caisson 1 au niveau de l'orifice d'entrée 4 comme précédemment décrit. Autrement dit, la buse 9 peut être distante de l'orifice d'entrée 4 ou de l'ouverture d'aspiration 8, ou être reliée à l'orifice d'entrée 4 et à l'ouverture 30 d'aspiration 8.5 Selon un mode de réalisation, l'ouverture d'aspiration 8 du ventilateur centrifuge 6 a une forme cylindrique convergente dans le sens de ventilation du flux d'air. Une telle ouverture d'aspiration est illustrée à la figure 5 où le sens de ventilation est représenté par les flèches F1 et F2. Dès lors, le diamètre interne Db de la buse 9 peut être compris dans la plage définie par l'équation 0,9xDmin Db1,1xDmax avec Dmin le diamètre minimal de l'ouverture d'aspiration et, Dmax le diamètre maximum de l'ouverture d'aspiration. La longueur de la buse 9 de guidage du flux d'air peut varier en fonction des impératifs du caisson. Cependant, cette longueur doit être minimisée afin que la perte de charge de la buse 9 ne compense pas le gain attendu. Selon une variante de réalisation, la buse comporte une surface perforée. L'utilisation de perforations pour former la buse présente un intérêt sur le plan de l'isolation acoustique. Le rendement du caisson peut être encore amélioré en disposant, comme illustré à la figure 6, en plus de la buse 9, un conduit 10 reliant l'ouverture de refoulement 7 à l'ouverture de sortie 5. Ce conduit 10 est divergent selon le sens du flux d'air traversant le caisson 1. C'est-à-dire que le conduit 10 comporte une petite section solidarisée à l'ouverture de refoulement 7 du ventilateur 6 et une grande section solidarisée à l'orifice de sortie 5 du caisson 1. Selon un développement du caisson utilisant le conduit 10, l'ouverture de refoulement 7 du ventilateur 6, à laquelle est relié le conduit 10, a une section rectangulaire. Dès lors, le conduit 10 comporte quatre faces 11 a, 11 b, 11c, 11d, reliant l'ouverture de refoulement 7 à l'orifice de sortie 5 (figures 7 à 9). Selon une première variante du développement, une première face 11 a et une seconde face 11 b sont sensiblement parallèles l'une par rapport à l'autre (face du dessus et du dessous sur la figure 7), une troisième face 11c et une quatrième face 11d sont divergentes l'une par rapport à l'autre (faces latérales sur la figure 3). Ainsi, la hauteur h, de la section du conduit 10 au niveau du raccordement à l'ouverture de refoulement 7 peut être égale à la hauteur h2 de la section du conduit 10 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5, alors que la largeur I, de la section du conduit 10 au niveau du raccordement à l'ouverture de refoulement 7 est inférieure à la largeur 12 de la section du conduit 10 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5. Les flèches F1 et F2 illustrent le sens d'écoulement du flux d'air lorsque le conduit 10 est installé dans un caisson. Selon une deuxième variante du développement, illustrée à la figure 8, la largeur I, de la section du conduit 10 au niveau du raccordement à l'ouverture de refoulement 7 peut être égale à la largeur 12 de la section du conduit 10 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5, alors que la hauteur h, de la section du conduit 10 au niveau du raccordement à l'ouverture de refoulement 7 est inférieure à la hauteur h2 de la section du conduit 10 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5. Autrement dit, les faces 11c et 11d sont sensiblement parallèles entre elles alors que les faces 11 a et 11 b 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 troisième variante illustrée à la figure 9, les faces sont 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 au niveau du raccordement à l'ouverture de refoulement 7 du ventilateur sont respectivement inférieures à la hauteur h2 et la largeur 12 de la section du conduit 10 au niveau du raccordement avec l'orifice de sortie 5. Bien entendu, tout type de section de l'ouverture de refoulement 7 peut être envisagé. Ainsi, dans le cas d'une section circulaire de l'ouverture de refoulement, le conduit 10 forme un cône tronqué dont le diamètre de la section au niveau de l'ouverture de refoulement 7 est inférieur au diamètre de la section au niveau de l'orifice de sortie 5. ~o Selon un exemple particulier de réalisation illustré à la figure 10, le caisson comporte un premier et un second orifice d'entrée 4a, 4b du flux d'air formés dans deux faces opposées du caisson. Dès lors, le ventilateur 6 est placé entre les deux orifices d'entrée 4a, 4b, et est muni d'une première et d'une seconde ouverture d'aspiration 8a, 8b placées chacune en regard d'un orifice 15 d'entrée associé. Des première et seconde buses 9a, 9b sont respectivement disposées entre le premier orifice d'entrée 4a et la première ouverture d'aspiration 8a, et entre le second orifice d'entrée 4b et la seconde ouverture d'aspiration 8b. A la figure 10, les buses 9a et 9b sont fixées aux orifices d'entrée 4a, 4b bien entendu, les variantes précédemment décrites peuvent 20 aussi s'appliquer. Le caisson peut comporter un conduit 10 relié hermétiquement à l'ouverture refoulement 7 et à l'orifice de sortie 5 pour limiter les fuites d'air et par conséquent les pertes de charge. Dans cet exemple, le flux d'air est aspiré dans le caisson selon les flèches F1 et F1' et ressort selon la flèche F2. 25 Le caisson de ventilation tel que décrit peut soit servir à insuffler de l'air à l'intérieur d'un bâtiment ou à extraire de l'air dudit bâtiment. Pour cela le caisson est relié à des conduites, et forme avec ces dernières une installation de ventilation. 30 L'utilisation du caisson selon l'invention permet d'assurer la même qualité de ventilation que des caissons de l'art antérieur tout en consommant moins d'énergie. Le caisson trouve son application notamment dans les installations de ventilation et de traitements d'air mécanique. Ces installations sont à destination des bâtiments, par exemple à usage tertiaire, habitats individuels ou collectifs, hôpitaux, etc. Revendications1. Caisson (1) de ventilation d'air comportant : au moins un orifice d'entrée (4) d'un flux d'air à ventiler, un orifice de sortie (5) du flux d'air, un ventilateur centrifuge (6) muni d'une ouverture de refoulement (7) reliée à l'orifice de sortie (5) et d'au moins une ouverture d'aspiration (8), ledit ventilateur centrifuge (6) étant disposé dans un espace interne du caisson (1) entre l'orifice d'entrée (4) et de sortie (5) du flux d'air, caractérisé en ce que le caisson comporte une buse (9) de guidage du flux d'air disposée dans l'espace interne du caisson (1), entre l'orifice d'entrée (4) et l'ouverture d'aspiration (8) du ventilateur centrifuge (6). 2. Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que la buse (9) est fixée à un panneau interne (12) du caisson (1) au niveau de l'orifice d'entrée (4). 3. Caisson selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la buse (9) est fixée à l'ouverture d'aspiration (8) du ventilateur centrifuge (6). 4. Caisson selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ouverture d'aspiration (8) du ventilateur centrifuge (6) ayant une forme cylindrique convergente dans le sens de ventilation du flux d'air, le diamètre interne Db de la buse (9) est compris dans la plage 0,9 x Dmin s Db 1,1 x Dmax avec Dmin le diamètre minimal de l'ouverture d'aspiration (8) et Dmax le diamètre maximum de l'ouverture d'aspiration (8). 3o 5. Caisson selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la buse (9) comporte une surface perforée. 10