Brevet FR2955919A1 — publié le 20110805

ATLC 1 DISPOSITIF DE RÉPARTITION D'UN DÉBIT D'AIR, INSTALLATION DE VENTILATION ET PROCÉDÉ DE RÉGULATION D'UNE TELLE INSTALLATION La présente invention se rapporte à un dispositif de répartition d'un débit d'air, dans une installation de ventilation, une installation de ventilation ainsi qu'un procédé de régulation d'une installation de ventilation. L'invention concerne également une unité de ventilation dans laquelle est monté le dispositif de répartition. Il est connu de FR 2 855 251 un dispositif de répartition de débit de ventilation contrôlée comportant un moyen pivotant d'obturation d'orifices de passage, de manière à obturer ou non un orifice de passage d'air pour diminuer ou augmenter le débit d'air correspondant. Ce dispositif permet ainsi de répartir un débit par exemple d'extraction d'une branche aval entre deux branches amont. Cependant, ce dispositif ne permet pas de contrôler précisément le débit effectif dans les branches amont. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif ne présentant pas les inconvénients décrits ci-dessus. A cette fin, la présente invention propose un dispositif de répartition d'un débit de ventilation comprenant : - un premier et un deuxième orifices d'entrée, - un orifice de sortie, - un volet d'obturation déplaçable entre une première et une deuxième positions d'obturation du premier et du deuxième orifices d'entrée, respectivement, le volet étant muni d'un dispositif de régulation de débit d'air adapté à réguler un débit d'air traversant le volet d'obturation dans la première position d'obturation. De préférence, le volet est adapté à obturer totalement le deuxième orifice d'entrée dans la deuxième position d'obturation du volet. L'invention se rapporte également à une unité de ventilation comprenant dans un boîtier, dans lequel sont ménagés des premier et deuxième orifices d'entrée et un premier orifice de sortie : - un moto-ventilateur pour créer un premier flux d'air entre les premier et deuxième orifices d'entrée et le premier orifice de sortie, et - un dispositif de répartition de débit tel que décrit ci-avant, adapté à répartir le premier flux d'air créé par le moto-ventilateur entre les premier et deuxième orifices d'entrée. R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevet tq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 1/12 2955919 31081 ATLC 2 De préférence, le boîtier comprend en outre un troisième orifice d'entrée, un deuxième orifice de sortie et un moto-ventilateur pour créer un deuxième flux d'air entre le troisième orifice d'entrée et le deuxième orifice de sortie. De manière préférée, l'unité de ventilation comprend en outre un échangeur 5 thermique dans ledit boîtier adapté à permettre un échange thermique entre les premier et deuxième flux d'air. L'invention concerne aussi une installation de ventilation d'un local comprenant au moins un réseau d'extraction d'air depuis le local, dans lequel est ménagé un dispositif de répartition tel que décrit ci-avant. 10 De préférence, l'installation comprend en outre un réseau d'insufflation d'air dans le local. L'invention se rapporte encore à une installation de ventilation d'un local comprenant une unité de ventilation tel que décrit ci-avant. De préférence un moto-ventilateur est adapté à créer un flux d'insufflation d'air 15 dans le local, l'autre moto-ventilateur étant adapté à créer un flux d'extraction d'air depuis le local. L'invention concerne également un procédé de régulation d'une installation de ventilation telle que décrite ci-avant, dans lequel on modifie le débit du flux d'air passant par l'orifice de sortie du dispositif de répartition de débit en modifiant la 20 consigne d'un moto-ventilateur en fonction de la position du volet d'obturation du dispositif de répartition de débit. De préférence, le procédé de régulation comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison : - on modifie le débit des premier et deuxième flux d'air en fonction de la position du volet d'obturation du dispositif de répartition de débit pour rendre le débit des premier et deuxième flux d'air sensiblement égaux ; - on modifie le type de régulation du moto-ventilateur en communication de fluide avec le réseau dans lequel est ménagé le dispositif de répartition de débit en fonction de la position du volet d'obturation du dispositif de répartition ; - le moto-ventilateur en communication de fluide avec le réseau dans lequel est ménagé le dispositif de répartition de débit est régulé à pression constante ou à pression croissante avec le débit dans la première position d'obturation du volet et à débit constant dans la deuxième position d'obturation ; R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 2/12 25 30 35 2955919 31081 ATLC 3 - le moto-ventilateur en communication de fluide avec l'autre réseau que celui dans lequel est ménagé le dispositif de répartition de débit est régulé à débit constant ; - la consigne de débit du moto-ventilateur en communication de fluide avec 5 le réseau dans lequel est ménagé le dispositif de répartition de débit régulé à débit constant, est sensiblement égale à la consigne du moto-ventilateur en communication de fluide avec l'autre réseau que celui dans lequel est ménagé le dispositif de répartition de débit D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de 10 la description qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre d'exemple et en référence au dessin annexé. La figure 1 représente schématiquement un détail d'un exemple d'installation de ventilation d'un local. Les figures 2 et 3 représente schématiquement un dispositif de répartition de 15 débit de ventilation dans une première et une deuxième position de fonctionnement, respectivement. La figure 4 représente schématiquement une unité de ventilation munie d'un dispositif de répartition de débit de ventilation illustré aux figures 2 et 3. La figure 5 représente schématiquement une vue de dessus de l'unité de 20 ventilation de la figure 4. Dans la suite, pour la clarté de l'exposé, on se place dans le cas où le réseau intégrant le dispositif de répartition de débit est le réseau d'extraction. Cependant, ce cas ne doit pas être compris comme étant limitatif. Une installation de ventilation 10, telle qu'illustrée partiellement à la figure 1, 25 comprend un réseau d'extraction d'air 12 depuis des locaux 14a, 14b, 14c. L'installation de ventilation comporte également un réseau d'insufflation d'air dans les locaux, non représenté à fin de clarté de la figure. A titre d'exemple, le local 14a peut être une cuisine, le local 14b une salle de bain et le local 14c des sanitaires. 30 Le réseau d'extraction est ici muni d'un moto-ventilateur d'extraction 16 ménagé dans une unité de ventilation 18. L'unité de ventilation 18 est un caisson comprenant les moto-ventilateur d'extraction 16 et d'insufflation 20, ainsi qu'un échangeur thermique (schématisé par le croisement des flèches 22, 24) qui permet de chauffer l'air insufflé au moyen de l'air extrait. 35 Tel que représenté sur la figure 1, un dispositif de répartition 26 est ménagé sur le réseau d'extraction. Ce dispositif de répartition 26 est adapté à répartir le débit extrait QI par le moto-ventilateur d'extraction entre un débit d'extraction Q2 depuis la R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 3/12 2955919 31081 ATLC 4 cuisine 14a d'une part et un débit d'extraction Q3 depuis la salle de bain 14b et les sanitaires 14c d'autre part. La répartition du débit d'air extrait entre la cuisine d'une part, et la salle de bain et les sanitaires d'autre part, est commandée par un module de régulation 28. Le 5 module de régulation 28 est en outre adapté à commander le moto-ventilateur d'extraction 16 et le moto-ventilateur d'insufflation 20. Le module de régulation 28 peut ainsi réguler et/ou moduler le débit d'air de ces moto-ventilateurs 16, 20 en fonction du besoin de ventilation dans les locaux à ventiler. Le dispositif de répartition est représenté schématiquement sur les figures 2 et 3. 10 Ce dispositif de répartition 26 comporte un premier orifice d'entrée 30 et un deuxième orifice d'entrée 32. Le premier orifice d'entrée 30 est relié à la cuisine de sorte que le débit d'air Q2 traversant le premier orifice d'entrée 30 est égal au débit d'air extrait depuis la cuisine. Le deuxième orifice d'entrée 32 est relié à la salle de bain 14b et aux sanitaires 14c de sorte que le débit Q3 traversant le deuxième orifice 15 d'entrée 32 est égal à la somme des débits extraits de la salle de bain et des sanitaires. Le dispositif de répartition 26 comporte également un orifice de sortie 34. En l'espèce cet orifice de sortie 34 est unique. L'orifice de sortie 34 est relié au moto-ventilateur d'extraction 16 de sorte que le débit du moto-ventilateur d'extraction 16 est égal au débit QI traversant l'orifice de sortie 34. 20 Le dispositif de répartition 26 comporte également un volet d'obturation 36 déplaçable entre une première position représentée à la figure 2 et une deuxième position représentée à la figure 3. Dans la position de la figure 2, le volet d'obturation 36 obture le premier orifice d'entrée 30, c'est-à-dire que ce volet d'obturation est positionné en vis-à-vis de ce 25 premier orifice d'entrée 30. Cependant, le volet d'obturation 36 est muni d'un dispositif de régulation du débit 38, de sorte qu'une partie du débit provenant de la cuisine traverse le premier orifice d'entrée 30 et le volet d'obturation 36 à travers ce dispositif de régulation du débit 38. Cette partie du débit Q2 provenant de la cuisine qui traverse effectivement le volet d'obturation 36 est régulée par le dispositif de 30 régulation du débit 38 à une valeur de débit Q2 REG régulée. Le dispositif de régulation du débit 38 peut par exemple être une lame en plastique obturant plus ou moins une perforation 39 dans le volet d'obturation 36 en fonction de la vitesse de l'air traversant cette perforation 39 ou de sa pression. Un tel dispositif de régulation est par exemple connu de FR 2 827 664. 35 D'autres dispositifs de régulation, connus de l'homme du métier, comme des volets agissant de manière similaires peuvent également être utilisés. Particulièrement, ce dispositif de régulation peut, outre la régulation en fonction de la vitesse ou de la R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 4/12 2955919 31081 ATLC 5 pression d'air le traversant, réguler le débit en fonction de l'hygrométrie de l'air le traversant. Ces dispositifs régulant en fonction de l'hygrométrie sont bien connus au niveau des bouches elles-mêmes. Cependant, le volet d'obturation 36 n'obture pas, dans cette première position, 5 le deuxième orifice d'entrée 32. L'orifice de sortie 34 est donc en communication de fluide avec ce deuxième orifice d'entrée 32 si bien que tout le débit traversant le deuxième orifice d'entrée 32 traverse également l'orifice de sortie 34. Par conséquent, dans cette première position du volet 36, le débit QI traversant l'orifice de sortie 34 est égal à la somme des débits Q2 REG + Q3. 10 En l'espèce, les débits provenant de la salle de bain et des sanitaires sont régulés par les bouches au travers desquelles le réseau d'extraction débouche dans ces locaux. Par conséquent, une modulation du débit d'air traversant le second orifice d'entrée 32 par un dispositif de modulation ménagé sur le volet 36 est inutile. Par conséquent, dans sa position de la figure 2, le volet 36 laisse libre le passage entre le second orifice 15 d'entrée 32 et l'orifice de sortie 34. En variante, le volet 36 pourrait comporter un deuxième dispositif de régulation, analogue au dispositif 38, pour réguler le débit d'air Q3 traversant le second orifice d'entrée 32, dans la position du volet 36 représenté à la figure 2. Le débit d'air régulé devrait alors être réglable pour s'adapter à différentes configurations, correspondant à 20 une ou plusieurs salles de bain et un ou plusieurs toilettes. Dans la position de la figure 3, le volet d'obturation 36 est dans une position où il n'obture pas du tout le premier orifice d'entrée 30 et où il obture, en l'espèce totalement, le second orifice d'entrée 32, de manière que l'orifice de sortie 34 est en communication de fluide avec le premier orifice d'entrée 30 mais pas avec le second 25 orifice d'entrée 32. Ainsi, sur cette figure 2, le débit d'air QI' traversant l'orifice de sortie 34 est égal au débit d'air Q2 traversant le premier orifice d'entrée 30. Selon une variante, le volet d'obturation dans cette deuxième position n'obture pas totalement le deuxième orifice d'entrée de sorte qu'une partie du débit au moins extrait des sanitaires et de la salle de bain traverse le dispositif de répartition. 30 De manière préférée, le module de régulation 28 commande le moto-ventilateur d'extraction 16, régulé à débit constant, en fonction de la position du volet d'obturation 36 dans le dispositif de répartition 26. Cette commande peut, avantageusement, viser que la consigne du moto-ventilateur d'extraction 16 soit sensiblement égal au besoin en débit d'air traversant l'orifice de sortie 34 du dispositif 35 de répartition. Cette modification de la consigne du moto-ventilateur d'extraction 16 permet ainsi d'optimiser la consommation énergétique du moto-ventilateur R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 5/12 2955919 31081 ATLC 6 d'extraction 16, en adaptant le débit d'air d'extraction fourni à la demande de l'utilisateur, de manière réglementaire et sans excès de débit. Il est également possible de commander le moto-ventilateur d'insufflation 20 en fonction du débit du moto-ventilateur d'extraction 16 et donc en fonction de la 5 position du volet d'obturation 36 dans le dispositif de répartition 26. On peut ainsi fournir un débit d'insufflation d'air dans les locaux sensiblement égal au débit d'extraction d'air, de manière à ajuster la consommation énergétique des deux moto-ventilateurs au besoin réel de l'utilisateur. On peut ainsi optimiser l'efficacité d'un échangeur thermique entre les flux d'insufflation et d'extraction. 10 La figure 4 illustre une unité de ventilation 100. Dans la suite, les éléments identiques ou de fonction identique à ceux décrits en regard des figures 1 à 3 portent les mêmes références numériques. L'unité de ventilation 100 de la figure 4 est sensiblement identique à l'unité de ventilation 18 de la figure 1. L'unité de ventilation 100 de la figure 4 se distingue 15 cependant de l'unité de ventilation 18 de la figure 1 du fait qu'elle intègre le dispositif de répartition de débit en son sein. Du fait de cette intégration du dispositif de répartition de débit, le boîtier 102 de l'unité de ventilation 300 présente un orifice supplémentaire par rapport à une unité de ventilation classique. Cette unité de ventilation 100 est adaptée à être insérée dans un réseau de ventilation comprenant au 20 moins un réseau d'extraction et, de préférence, également un réseau d'insufflation. A l'intérieur de l'unique boîtier 102, cette unité de ventilation 100 regroupe : - des premier 130 et deuxième 132 orifices d'entrée et un premier orifice de sortie 134 ; - un moto-ventilateur d'extraction 16 prévu dans le boîtier 102 pour créer 25 un premier flux (D1 d'air entre les premier et deuxième orifices d'entrée 130, 132 et le premier orifice de sortie 134, et - un dispositif de répartition de débit 26, tel que décrit ci-avant en regard des figures 2 et 3, adapté à répartir le premier flux d'air I' créé par le moto-ventilateur d'extraction 16 entre les premier et deuxième orifices 30 d'entrée 130, 132. Une telle unité de ventilation permet d'éviter des câblages complexes par rapport à une installation comprenant les mêmes éléments déportés. L'unité de ventilation 300 permet également de limiter les fuites aérauliques et donc d'optimiser son efficacité. Enfin, la maintenance, le nettoyage d'une telle unité de ventilation et du 35 dispositif de répartition de débit qu'elle intègre sont plus aisés que dans le cas où les éléments sont séparés et/ou où le dispositif de répartition du débit est installé dans une zone plus en amont du réseau d'extraction, notamment, plus près des locaux à ventiler. R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 6/12 2955919 31081 ATLC 7 Selon une variante préférée, l'unité de ventilation 100 comprend également un troisième orifice d'entrée 150, un deuxième orifice de sortie 152 et un moto-ventilateur d'insufflation 20 pour créer un deuxième flux d'air (1)2 entre le troisième orifice d'entrée 150 et le deuxième orifice de sortie 152. 5 De manière analogue à ce qui a été décrit en regard des figures 2 et 3, la consigne du moto-ventilateur d'extraction et la consigne du moto-ventilateur d'insufflation, qui sont réglées en fonction de l'installation, peuvent être modifiées en fonction de la position du volet d'obturation 36 dans le dispositif de répartition de débit 26, de manière à adapter la consigne de ces moto-ventilateurs 16, 20 au besoin 10 réel de l'utilisateur, notamment dans le cas où le moto-ventilateur d'extraction 16 est régulé à débit constant. Par ailleurs, le réseau intégrant le dispositif de répartition de débit peut présenter des terminaux modulants, c'est-à-dire des dispositifs adaptés à moduler le débit d'air les traversant. De tels terminaux modulants sont par exemple des bouches 15 hygroréglables, généralement mises en oeuvre sur un réseau d'extraction, ou des registres commandés en fonction d'une mesure de CO2 ou de composés organiques volatils (COV), plutôt mis en oeuvre sur le réseau d'insufflation. La régulation du réseau d'extraction, présentant des terminaux modulants, est de préférence du type à pression constante ou croissante avec le débit. Une régulation à 20 débit constant n'est pas appropriée avec les terminaux modulants le débit. Dans le cas où le moto-ventilateur d'extraction est en communication de fluide avec des terminaux modulants placés en amont du moto-ventilateur et : - dans le cas où le volet est dans la position de la figure 2, le moto-ventilateur d'insufflation est régulé à débit constant pour que les débits dans ces deux réseaux soient sensiblement identiques. Le dispositif de régulation peut éventuellement ne pas être présent. Dans ce cas, les bouches des sanitaires pourront être des terminaux modulants et le moto-ventilateur d'extraction adaptera naturellement ses débits. - dans le cas où le volet est dans sa position de la figure 3, on peut réguler le moto-ventilateur d'extraction à débit constant, tout comme le moto- ventilateur d'insufflation, de telle sorte que les débits dans les deux réseaux d'insufflation et d'extraction soient sensiblement identiques. Par ailleurs, il est à noter que les termes d'entrée et de sortie sont utilisés uniquement pour indiquer la communication de fluide entre les différents orifices du 35 dispositif de répartition de débit. En d'autres termes, ces termes sont usités ici pour indiquer qu'une communication de fluide est possible entre chacun des orifices dits d'entrée et l'orifice dit de sortie. R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 7/12 25 30 2955919 31081 ATLC 8 Cependant, les termes d'entrée et de sortie ne doivent pas être compris de manière limitative vis-à-vis de la direction d'écoulement du fluide qui traverse le dispositif de répartition de débit. Autrement dit, le fluide n'entre par forcément dans le dispositif de répartition de débit par les orifices d'entrée pour en sortir par l'orifice de 5 sortie. Ainsi, le dispositif de répartition du débit peut être ménagé sur un réseau d'insufflation d'air dans un local tel que l'air entre par l'orifice dit de sortie et peut sortir par l'un ou les deux orifices dit d'entrée. Dans ce cas, la position du volet peut par exemple être commandée en fonction 10 d'une mesure de CO2 ou de COV dans un local. Le dispositif de répartition de débit peut permettre dans ce cas de commander une insufflation d'un plus grand débit d'air dans un salon, au détriment des chambres, si une grande quantité de CO2 ou de COV est mesurée dans le salon. La quantité de CO2 ou de COV mesurée dans un local est représentative de la présence d'individus dans ce local. 15 Une adaptation de la consigne des moto-ventilateurs de manière analogue à ce qui a été décrit ci-dessus peut également être mis en oeuvre. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et au mode de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. R:131000A31081 ATLC31081--100203-dde de brevettq déposée.doc 03/02/2010 15:17:23 8/12