Brevet FR2972046A1 — publié le 20120831

-1- La présente invention a pour objet une installation et un procédé de régulation permettant de chauffer une pièce avec un échangeur de chaleur à très basse température. Un tel dispositif, présentant une épaisseur d'encombrement réduite, est destiné plus particulièrement à être installé dans une pièce à chauffer et/ou à climatiser pour permettre de faire des gains de consommation assez conséquents, gagner de la place, augmenter le confort (réduire le bruit de fonctionnement) et augmenter l'efficacité du chauffage et/ou de la climatisation. En règle générale une installation de chauffage est constituée d'un générateur, 10 d'émetteurs et de canalisations avec un fluide caloporteur. Le générateur peut être une chaudière (gaz, fioul, bois, ...) ou une pompe à chaleur, produisant du chaud ou du froid, ou une autre source de chaleur ou de froid. Les émetteurs peuvent être des radiateurs, des ventilo-convecteurs ou des 15 planchers chauffants. Le système avec plancher chauffant est le plus économe et le plus confortable pour le chauffage, car il permet de travailler avec un fluide caloporteur (l'eau) à une température très basse, c'est à dire assez proche de la température recherchée pour la pièce. Il est néanmoins de moindre efficacité pour le rafraîchissement en saison chaude et, malheureusement pas vraiment adapté 20 pour une implantation dans des habitations existantes, car ce système est fastidieux à installer. Les émetteurs les plus répandus sont les radiateurs, qui de par leur fonctionnement sont pourtant énergivores et volumineux. Les ventiloconvecteurs offrent une alternative entre le plancher chauffant et les radiateurs, car ils peuvent travailler à basse température avec une surface d'échange 25 moindre. Cependant ils ne sont pas assez adaptés aux exigences du marché. On leur reproche notamment leur bruit, et le manque de confort pour les utilisateurs. Avec les émetteurs actuels, la différence de température entre l'air positionné en partie haute, vers le plafond 10, est en moyenne entre 2 et 4°C plus chaud que 2972046 -2- l'air positionné en partie basse, vers le plancher. Cela est exactement contraire à ce qu'il faudrait pour le confort humain. En effet nous préférons le chaud en partie basse et le moins chaud en partie haute. L'objet de l'invention est de remédier au moins en partie aux inconvénients ci- dessus en proposant un moyen de chauffer ou rafraîchir une pièce avec une consommation énergétique réduite, tout en augmentant le confort, l'implantation de la solution étant possible tant dans les habitations neuves que celles existantes. Un autre objet de l'invention est d'homogénéiser les températures de la pièce entre la partie haute sous plafond 10 et la partie basse près du plancher, et ainsi transférer le surplus de température de la partie haute vers le bas en hiver, et transférer le surplus de fraicheur en partie basse vers le haut en été. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la présente invention a pour objet une installation de chauffage et/ou rafraichissement d'une pièce à chauffer et/ou à climatiser comportant un plancher, ladite installation comprenant un circuit de circulation de fluide caloporteur, un moyen de chauffage ou de refroidissement dudit fluide et un échangeur de chaleur chargé de transférer des calories du fluide caloporteur vers l'air de la pièce ou inversement. L'installation selon l'invention est particulière en ce que ledit émetteur comprend un ventilateur et un conduit, ledit conduit comportant une ouverture haute proche de la zone la plus haute de la pièce et une ouverture basse proche du plancher de sorte qu'on peut faire descendre l'air chaud de la zone la plus haute de la pièce vers le plancher en le réchauffant par l'échangeur pour fonctionner en chauffage, ou faire monter l'air frais du plancher vers les zones les plus hautes en le rafraichissant pas l'échangeur pour fonctionner en rafraichissement. Par ces dispositions on obtient une meilleure homogénéité de la température, ce qui améliore à la fois le confort perçu par les utilisateurs, et l'efficacité thermique du fait que la température moyenne de la pièce pourra être plus faible de quelques degrés. Selon d'autres caractéristiques : ledit ventilateur et ledit conduit peuvent être configurés pour aspirer de l'air par l'ouverture haute, le faire passer par l'échangeur et l'évacuer par l'ouverture basse, fonctionnant en mode chauffage, ledit ventilateur et ledit conduit peuvent être configurés pour aspirer de l'air par l'ouverture basse, le faire passer par l'échangeur et l'évacuer par l'ouverture haute, fonctionnant en mode rafraichissement, ledit conduit peut comprendre une pluralité de gaines disposées de sorte à déboucher sur un bandeau disposé au-dessus dudit échangeur, ledit conduit peut comprendre près du plancher un passage en forme de plinthe s'étendant le long du plancher, ladite ouverture basse étant disposée dans ledit passage, ladite installation peut comprendre un régulateur thermique configuré pour mettre en marche ou arrêter ledit ventilateur et/ou ladite circulation de fluide caloporteur et/ou ledit moyen de chauffage et/ou refroidissement selon les conditions de température de la pièce, La présente invention concerne également un procédé de chauffage d'une pièce à chauffer comprenant un plancher, par une installation comprenant un circuit de circulation de fluide caloporteur, un moyen de chauffage dudit fluide et un échangeur chargé de transférer des calories du fluide caloporteur vers la pièce. Ce procédé est particulier en ce qu'il comprend les étapes d'aspiration de l'air par au moins une ouverture située dans la partie la plus haute de la pièce, de passage de cet air dans un échangeur, puis d'évacuation de l'air par au moins une ouverture proche du plancher. La présente invention concerne également un procédé de rafraichissement d'une pièce à climatiser comprenant un plancher, par une installation comprenant un circuit de circulation de fluide caloporteur, un moyen de refroidissement dudit fluide et un échangeur chargé de transférer des calories de la pièce vers le fluide 3 2972046 -4- caloporteur. Ce procédé est particulier en ce qu'il comprend les étapes d'aspiration de l'air par au moins une ouverture située proche du plancher, de passage de cet air dans un échangeur, puis d'évacuation de l'air par au moins une ouverture située dans la partie la plus haute de la pièce. 5 L'application de l'invention est principalement destinée aux installations de chauffage centralisé utilisant l'eau comme fluide caloporteur. Néanmoins d'autres fluides pourront alimenter l'échangeur calorifique de ladite invention. L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée ci-dessous à l'aide des figures, dans lesquelles : 10 la figure 1 représente une vue schématique de face d'une installation selon l'invention fonctionnant en mode chauffage, la figure 2 représente une vue en perspective d'un détail de l'installation de la fig. 1, la figure 3 représente une vue en perspective d'un autre détail de 15 l'installation de la fig. 1, la figure 4 représente une vue schématique de face d'une installation selon un deuxième mode de réalisation, fonctionnant en mode chauffage, la figure 5 représente une vue en coupe de l'installation de la fig. 1 fonctionnant en mode chauffage, 20 la figure 6 représente une vue en coupe de l'installation de la fig. 1 fonctionnant en mode rafraîchissement, la figure 7 représente une vue en coupe d'une installation selon un troisième mode de réalisation de l'invention, fonctionnant en mode chauffage. En référence à ces dessins, l'installation 11 est disposée entre le plancher 1 et le 25 plafond 10 d'une pièce à chauffer, contre le mur 20. Elle comprend un échangeur 4 dans lequel circule un fluide caloporteur arrivant par un tuyau d'arrivée 13 et repartant par un tuyau de départ 14. Un ventilateur 2, actionné par un moteur 3 I 2972046 -5- oblige l'air à circuler depuis des ouvertures 18 situées au niveau du plafond 10, à travers des gaines 8 débouchant sur un bandeau 6 (voir fig. 2 et 3). Ensuite l'air passe à travers un filtre 12 avant de pénétrer dans l'échangeur 4, où il se réchauffe, puis s'évacue par des ouvertures 19 situées dans les plinthes 17 pour 5 se disperser dans 1a pièce à chauffer au niveau du plancher 1. Plusieurs sondes de température permettent de contrôler le chauffage ou la climatisation par une régulation thermostatique 7: une sonde 22 relève la température au niveau du plafond 10, une sonde 5 au niveau de l'échangeur 4, et une sonde 23 au niveau du plancher 1. 10 En actionnant le moteur électrique 3 à travers la régulation thermostatique 7 les ventilateurs 2 sont entrains pour aspirer l'air, aux ouvertures 18 dans le sens de la flèche 9, se situant vers le plafond 10, vers les gaines 8 en forme de colonnes. Cet air est ensuite véhiculé à travers le filtre 12, traverse l'échangeur 4 qui le réchauffe puis passe dans les ventilateurs 2 pour être dirigé vers les plinthes 17 15 et éjecté par les ouvertures 19. Ces ouvertures 19 sont réglables ce qui permet d'ajuster et d'équilibrer le débit d'air en fonction de la longueur des plinthes 17. Si la température de l'échangeur 4, mesurée par la sonde 5, est supérieure à la température de l'air en partie haute, mesurée par la sonde 22, et la température d'ambiance mesurée par une sonde contenue dans le régulateur 7 est inférieure à 20 la température de consigne de ce régulateur, celui-ci actionne le moteur électrique 3 qui met en mouvement les ventilateurs 2 et enclenche ainsi le processus de chauffage. Si la température de l'échangeur 4, mesurée par la sonde 5 est égale ou inférieure à la température de l'air mesurée par la sonde 22, le régulateur coupe le moteur 25 électrique 3 qui arrête la mise en mouvement des ventilateurs 2 et arrête ainsi le processus du chauffage. Si la température de la sonde contenue dans le régulateur 7 est supérieure à la température de la consigne affichée sur ce régulateur 7, celui-ci coupe le moteur 2972046 -6- électrique 3 qui arrête le mouvement des ventilateurs 2 et arrête ainsi le processus de chauffage. On peut aussi ajouter une condition à la mise en route des ventilateurs. On obtient alors le fonctionnement suivant : 5 Si la température de l'air en partie haute, mesurée par la sonde 22, est supérieure à la température de l'air en partie basse, mesurée par la sonde 23, et la température d'ambiance mesurée par une sonde contenue dans le régulateur 7 est inférieure à la température de consigne de ce régulateur, et que la température de l'échangeur 4 est égale ou supérieure à la température de l'air en partie haute, 10 mesurée par la sonde 22, celui-ci actionne le moteur électrique 3 qui met en mouvement les ventilateurs 2 et enclenche ainsi le processus de chauffage. Ce processus permettra d'affiner la régulation des fluides caloporteurs et pourra à la limite fonctionner sans échange calorifique au niveau de l'échangeur. La fig. 4 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans lequel 15 l'installation 11 est implantée autour d'une fenêtre 15. Les gaines 8 sont alors disposées de part et d'autre de la fenêtre 15, débouchant sur le même bandeau 6 puis le filtre 12 et l'échangeur 4. Selon un autre mode de réalisation (non représenté) les ouvertures 18 et les gaines 8 sont déportées par rapport à l'échangeur 4. L'air entrant par les 20 ouvertures 18 dans les gaines 8 est alors conduit horizontalement par le bandeau 6, ou tout autre moyen, vers le filtre 12 puis l'échangeur 4. Les fig. 5 et 6 représentent une vue schématique en coupe de l'installation 11 selon l'invention dans les modes de fonctionnement respectivement en chauffage et en rafraichissent. On y voit un collecteur 16 des condensats, utile en 25 fonctionnement en rafraichissement. L'échangeur 4 est incliné par rapport à la verticale, pour garantir le sens de passage de l'air dans cet échangeur 4. Considérant maintenant plus particulièrement la fig. 6 pour le fonctionnement en rafraichissement, en actionnant le moteur électrique 3 à travers la régulation 2972046 -7- thermostatique 71es ventilateurs 2 sont entrainés pour aspirer l'air aux ouvertures 19, le long des plinthes 17 se situant vers le plancher 1. Ils véhiculent l'air à travers le filtre 12, et en passant à travers l'échangeur 4 traversé par un fluide caloporteur froid, celui-ci va être rafraichi pour être éjecté par les ouvertures 18 5 des gaines 8 se situant proche du plafond 10. Si la température de l'échangeur 4, mesurée par la sonde 5, est inférieure à la température de l'air en partie basse, mesurée par la sonde 23, et la température d'ambiance mesurée par la sonde contenue dans le régulateur 7 est supérieure à la température de consigne de ce régulateur, celui-ci actionne le moteur 10 électrique 3 qui met en mouvement les ventilateurs 2 et enclenche ainsi le processus de rafraichissement. Si la température de l'échangeur 4, mesurée par la sonde 5 est égale ou supérieure à la température de l'air mesurée par la sonde 23, le régulateur coupe le moteur électrique 3 qui arrête la mise en mouvement des ventilateurs 2 et 15 arrête ainsi le processus de rafraichissement. Si la température de la sonde contenue dans le régulateur 7 est égale ou inférieure à la température de la consigne affichée sur ce régulateur 7, celui-ci coupe le moteur électrique 3 qui arrête le mouvement des ventilateurs 2 et arrête ainsi le processus de rafraichissement. 20 On peut aussi, comme pour le mode chauffage, ajouter une condition à la mise en route des ventilateurs. On obtient alors le fonctionnement suivant : Si la température de l'air en partie haute, mesurée par la sonde 22, est supérieure à la température de l'air en partie basse, mesurée par la sonde 23, et la température d'ambiance mesurée par une sonde contenue dans le régulateur 7 25 est supérieure à la température de consigne de ce régulateur, et que la température de l'échangeur 4 est égale ou inférieure à la température de l'air en partie basse, mesurée par la sonde 23, celui-ci actionne le moteur électrique 3 qui met en mouvement les ventilateurs 2 et enclenche ainsi le processus de rafraîchissement. Ce processus permettra d'affiner la régulation des fluides caloporteurs et pourra à la limite fonctionner sans échange calorifique au niveau de l'échangeur. Le régulateur 7 aura la possibilité de réguler la mise en mouvement du fluide caloporteur et/ou d'actionner le générateur d'énergie chargé de chauffer ou refroidir le fluide caloporteur. Les gaines 8 sont disponibles en différentes largeurs. Ils présentent un coté cintré pour faciliter l'entrée d'air et un coté droit qui sera raccordé sur l'habillage de 10 l'échangeur 4 par l'intermédiaire du bandeau 6. L'ensemble de l'installation 11 est fixé au mur 20 avec la possibilité de l'adapter à une pièce pourvue d'un rampant 21. La Fig. 7 représente le fonctionnement en vue schématique de l'invention en mode de fonctionnement en chauffage dans une pièce avec rampant 21. 15 L'installation 11 est composée de trois parties principales : 1. En partie haute la colonne verticale constituée des gaines 8 rectangulaires pour véhiculer l'air avec ses sorties/entrées; 2. En partie intermédiaire vers le bas l'ensemble échangeur 4 de chaleur ou de froid avec la régulation 7 et son habillage ; 20 3. Et en partie basse les plinthes 17 également pour véhiculer l'air avec ses sorties/entrées. Les différentes parties de l'invention seront facilement emboitables, afin d'optimiser le temps de montage. L'invention pourra être installée en position verticale le long d'un mur 20 ou d'un rampant 21 avec les sorties/entrées d'air 25 sous plafond 10 et des sorties/entrées d'air au plancher 1. En cas d'installation le long d'un rampant 21, l'échangeur 4 sera de préférence installé sur une partie verticale, et les gaines 8 le long du rampant 21, comme illustré à la fig. 7. 2972046 -9- Néanmoins il est également possible de disposer l'installation 11 complètement le long d'un rampant 21, y compris l'échangeur 4. Les formes géométriques de l'invention pourront être adaptées en fonction de la puissance à installer, et selon le souhait d'apparence esthétique ou un besoin pour 5 encadrer un obstacle (fenêtre 15). Les ouvertures 19 en partie basse peuvent être prolongées le long des plinthes 17, afin d'optimiser la répartition de la chaleur, et ainsi augmenter le confort en hiver. La partie basse de la colonne peut intégrer un ou des ventilateurs tangentiels et un échangeur calorifique 4 adaptés selon le besoin de puissance et leur géométrie selon l'emplacement. L'échangeur calorifique 4 avec de l'eau comme fluide caloporteur pourra être équipé en option d'une vanne à quatre voies. L'invention sera régulée à l'aide d'un thermostat d'ambiance 7 intégré avec action sur le ou les ventilateurs 2, ainsi qu'un positionnement de vitesse. L'application de l'invention avec fonction été/hiver, pour chauffer en hiver et 15 rafraîchir en été, sera équipée de ventilateurs 2 réversibles, ainsi que d'un collecteur 16 des condensats. Des filtres d'air amovibles seront placés sur les ouvertures 18, 19 en aspiration, en partie haute pour le mode chauffage et en partie basse pour le mode rafraîchissement. 20 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 25 REVENDICATIONS1. Installation (11) de chauffage et/ou rafraichissement d'une pièce à chauffer et/ou à climatiser comportant un plancher (1), ladite installation (11) comprenant un circuit de circulation de fluide caloporteur (13, 14), un moyen de chauffage ou de refroidissement dudit fluide et un échangeur (4) de chaleur chargé de transférer des calories du fluide caloporteur vers l'air de la pièce ou inversement, caractérisé en ce que ledit émetteur comprend un ventilateur (2) et un conduit, ledit conduit comportant au moins une ouverture haute (18) proche de la zone la plus haute de la pièce et au moins une ouverture basse (19) proche du plancher (1) de sorte qu'on peut faire descendre l'air chaud de la zone la plus haute de la pièce vers le plancher (1) en le réchauffant par l'échangeur (4) pour fonctionner en chauffage, ou faire monter l'air frais du plancher (1) vers les zones les plus hautes en le rafraichissant par l'échangeur (4) pour fonctionner en rafraichissement. 2. Installation (11) de chauffage selon la revendication précédente, dans laquelle ledit ventilateur (2) et ledit conduit sont configurés pour aspirer de l'air par l'ouverture haute (18), le faire passer par l'échangeur (4) et l'évacuer par l'ouverture basse (19). 3. Installation (11) de rafraichissement selon la revendication 1, dans laquelle ledit ventilateur (2) et ledit conduit sont configurés pour aspirer de l'air par l'ouverture basse (19), le faire passer par l'échangeur (4) et l'évacuer par l'ouverture haute (18). 4. Installation (11) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit conduit comprend une pluralité de gaines (8) disposées de sorte à déboucher sur un bandeau (6) disposé au-dessus dudit échangeur (4). 2972046 -11- 5. Installation (11) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit conduit comprend près du plancher (1) un passage en forme de plinthe s'étendant le long du plancher (1), ladite ouverture basse (19) étant disposée dans ledit passage. 5 6. Installation (11) selon l'une des revendications précédentes comprenant un régulateur thermique (7) configuré pour mettre en marche ou arrêter ledit ventilateur (2) et/ou ladite circulation de fluide caloporteur (13, 14) et/ou ledit moyen de chauffage et/ou refroidissement selon les conditions de température de la pièce. 10 7. Procédé de chauffage d'une pièce à chauffer comprenant un plancher (1), par une installation (11) comprenant un circuit de circulation de fluide caloporteur (13, 14), un moyen de chauffage ou de refroidissement dudit fluide et un échangeur (4) chargé de transférer des calories du fluide caloporteur vers la pièce, caractérisé en qu'il comprend les étapes d'aspiration 15 de l'air par au moins une ouverture (18) située dans la partie la plus haute de la pièce , de passage de cet air dans un échangeur (4), puis d'évacuation de l'air par au moins une ouverture (19) proche du plancher (1). 8. Procédé de rafraichissement d'une pièce à climatiser comprenant un plancher (1), par une installation (11) comprenant un circuit de circulation de fluide 20 caloporteur (13, 14), un moyen de refroidissement dudit fluide et un échangeur (4) chargé de transférer des calories de la pièce vers le fluide caloporteur, caractérisé en qu'il comprend les étapes d'aspiration de l'air par au moins une ouverture (19) située proche du plancher (1), de passage de cet air dans un échangeur (4), puis d'évacuation de l'air par au moins une 25 ouverture (18) située dans la partie la plus haute de la pièce.