Brevet FR2976052A1 — publié le 20121207

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible. Technique antérieure Les dispositifs et techniques de ventilation des bâtiments par voie mécanique existent depuis plusieurs dizaines d'années. Parmi les divers types de ventilation mis en oeuvre, on connait notamment les ventilations de type double flux, dans lesquelles un premier réseau aéraulique est destiné à insuffler de l'air prélevé dans le milieu extérieur dans l'intérieur du bâtiment et un deuxième réseau aéraulique assure la reprise (ou extraction) de l'air dans les pièces humides pour le rejeter vers l'extérieur. Dans les systèmes de ventilation mécanique contrôlée (VMC) à double flux, on distingue trois grandes familles : - la ventilation de type double flux sans échangeur ; elle est constituée de deux ventilateurs, un servant à l'extraction, l'autre servant à l'insufflation d'air ; les différents flux n'échangent pas de chaleur l'un avec l'autre ; - la ventilation de type double flux statique ; elle utilise un échangeur statique permettant de récupérer les calories de l'air extrait pour les transférer à l'air insufflé ; - la ventilation de type double flux thermodynamique ; elle utilise un échangeur thermodynamique, typiquement, une pompe à chaleur, permettant de récupérer les calories de l'air extrait pour les transférer à l'air insufflé ; avantageusement, ce système contribue au chauffage de l'air GACDA1-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 2 - insufflé, permettant ainsi d'avoir une température d'air insufflé supérieure à la température de l'air extrait. En outre, un tel dispositif est généralement réversible, procurant ainsi un rafraîchissement du bâtiment en été par refroidissement de l'air insufflé et réchauffage de l'air extrait. Ce type de dispositif VMC à double flux thermodynamique réversible se présente généralement sous la forme d'un caisson dans lequel les différents organes permettant l'échange de chaleur entre l'air extrait et l'air insufflé sont installés et raccordés aux circuits aérauliques d'insufflation et d'extraction d'air. Ces dispositifs comportent de manière classique un circuit de circulation de fluide caloporteur, un compresseur permettant la circulation de ce fluide et des condenseurs-évaporateurs (également dénommés batteries) permettant les échanges de chaleur entre l'air extrait et l'air insufflé. Ces dispositifs, lorsqu'ils sont destinés à assurer la ventilation d'une habitation individuelle, sont relativement compacts et tiennent donc dans un caisson, généralement métallique, disposé dans l'habitation en dehors des lieux de vie directs mais à proximité de ceux-ci, notamment dans le garage, la cave ou d'autres pièces au sous-sol ou des débarras par exemple à proximité de la cuisine. Une problématique importante est celle du bruit émis par ces dispositifs, notamment à basse fréquence, et plus spécifiquement dans les plages 40 à 50 Hz, dont les structures d'habitation favorisent la propagation. Cela peut donc générer un inconfort pour les habitants qu'il faut absolument contrôler. La présente invention a donc pour but de proposer une configuration de dispositif de VMC à double flux GACDA1-FR-2 TEXTE DÉPOSE JS/AG - 3 thermodynamique réversible, et en particulier de son circuit de circulation de fluide caloporteur, qui permette de minimiser les bruits de vibration liés au fonctionnement du compresseur, plus particulièrement à basse fréquence et spécifiquement dans la plage 40 à 50 Hz, par rapport au bruit des autres éléments du dispositif et notamment celui des ventilateurs. Résumé de l'invention A cet égard, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation mécanique contrôlée de type double flux thermodynamique réversible comportant un circuit de circulation d'un fluide caloporteur, un compresseur, un détendeur, une vanne quatre voies permettant de diriger le fluide caloporteur dans un sens ou dans l'autre à l'intérieur du circuit, un premier condenseur-évaporateur échangeant de la chaleur avec un circuit d'insufflation d'air, un second condenseur-évaporateur échangeant de la chaleur avec un circuit d'extraction d'air, le compresseur étant relié par un tube de refoulement à une première voie de la vanne quatre voies et par un tube d'aspiration à une seconde voie de la vanne quatre voies, une troisième branche du circuit reliant une première sortie/entrée du premier condenseur-évaporateur à une troisième voie de la vanne quatre voies et une quatrième branche reliant la quatrième voie de la vanne quatre voies à une première entrée/sortie du deuxième condenseur-évaporateur. Ce dispositif est remarquable en ce que le tube de refoulement présente la configuration suivante, de l'orifice de refoulement du compresseur à la première voie de la vanne quatre voies respectivement : un U de raccord, une première section verticale, suivie d'une deuxième section horizontale, puis une troisième section horizontale, perpendiculaire au plan formé par les première GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 4 - et deuxième sections, les deuxième et troisième sections horizontales définissant un plan horizontal inférieur, la troisième section horizontale étant raccordée à une quatrième section verticale débouchant sur une cinquième section horizontale, parallèle à la deuxième section horizontale, et connectée à une sixième section verticale orientée vers le plan inférieur, une septième section horizontale, parallèle à la troisième section horizontale et inscrite dans le plan horizontal inférieur, et enfin une huitième section verticale orientée vers le haut assurant le raccordement à la vanne quatre voies, l'ensemble des sections étant relié par des coudes. Des mesures acoustiques ont permis d'établir que cette configuration spécifique permettait de limiter le 15 bruit émis par le circuit sous le seuil des 40 décibels. Description des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre en référence aux 20 dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible ; - la figure 2 est une représentation en perspective d'une 25 variante d'exécution préférée du tube d'aspiration reliant le compresseur à l'une des voies de la vanne quatre voies ; - la figure 3 est une variante d'exécution du tube de refoulement reliant le compresseur à une autre voie de 30 la vanne quatre voies. Description d'un mode de réalisation de l'invention En référence à la figure 1, l'invention a pour objet un dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double GACDA1-FR-2 TEXTE DÉPOSE JS/AG - 5 - flux réversible. Ce dispositif comporte, de manière connue, un circuit 1 de circulation de fluide caloporteur, un compresseur 2, un détendeur 3, une vanne 4 à quatre voies, un premier condenseur-évaporateur 5 échangeant de la chaleur avec un circuit d'insufflation d'air 6, destiné à l'insufflation d'air à l'intérieur d'un bâtiment, un deuxième condenseur-évaporateur 7 échangeant de la chaleur avec un circuit d'extraction d'air 8, destiné à l'extraction d'air du bâtiment vers l'extérieur. La vanne 4 à quatre voies permet de diriger le fluide caloporteur dans un sens ou dans l'autre à l'intérieur du circuit 1. En particulier, le circuit 1 de circulation de fluide caloporteur comporte une première branche constituée par un tube de refoulement 11 reliant l'orifice de refoulement du compresseur 2 à une première voie 41 de la vanne 4 à quatre voies, une deuxième branche constituée par un tube d'aspiration 12 reliant l'orifice d'aspiration du compresseur 2 à une seconde voie 42 de la vanne 4, une troisième branche 13 reliant une première entrée/sortie 51 du premier condenseur-évaporateur 5 à une troisième voie 43 de la vanne 4, une quatrième branche 14 reliant une première entrée/sortie 71 du deuxième condenseur-évaporateur 7 à la quatrième voie 44 de la vanne 4 quatre voies et une cinquième branche 15, équipée du détendeur 3, reliant la seconde entrée/sortie 52 du premier condenseur-évaporateur 5 à la seconde entrée/sortie 72 du second condenseur-évaporateur 7. Le premier condenseur-évaporateur 5 et le second condenseur-évaporateur 7 jouent alternativement la fonction d'un condenseur ou d'un évaporateur selon le mode de fonctionnement du dispositif : en mode hiver, le premier condenseur-évaporateur 5 fonctionne en condenseur, c'est-à- dire produit de la chaleur et réchauffe l'air extérieur GACDA1-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 6 - insufflé dans l'habitation, tandis que le second condenseur-évaporateur 7 fonctionne en mode évaporateur, c'est-à-dire rejette du froid. A l'inverse, en été, l'air insufflé est rafraîchi par le premier condenseur- évaporateur 5 qui fonctionne en mode évaporateur, tandis que le second condenseur-évaporateur 7 fonctionnera en mode condenseur, le but étant de rafraichir l'air insufflé. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, et en référence à la figure 2, le tube de refoulement 11 présente la configuration suivante, en partant de l'orifice de refoulement du compresseur 2 jusqu'à la vanne quatre voies 4 un U 110 de raccord, suivi d'une première section 111 verticale débouchant sur une seconde section 112 horizontale, suivie d'une troisième section 113 horizontale, perpendiculaire au plan formé par les première et seconde sections 111,112, suivie d'une quatrième section 114 verticale, d'une cinquième section 115 horizontale, parallèle à la deuxième section 112 horizontale, connectée à une sixième section 116 verticale orientée vers le plan inférieur, une septième section 117 horizontale, qui est parallèle à la troisième section 113 horizontale et, enfin, une huitième section 118 verticale dirigée vers le haut, permettant le raccordement à une des voies de la vanne 4 à quatre voies. La seconde section 112 et la troisième section 113 définissent un plan horizontal inférieur auquel appartient également la septième section 117 horizontale. La quatrième section 114 verticale présente une hauteur proche de la moitié de celle de la première section 111 verticale, dont la hauteur est proche de celle du compresseur 2. L'ensemble des sections est raccordé par des coudes. Des mesures acoustiques ont permis d'établir que cette configuration spécifique permettait de limiter le GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 7 - bruit émis par le circuit sous le seuil des 40 décibels. Selon une autre caractéristique de l'invention, et en référence à la figure 3, le tube d'aspiration 12 présente l'enchaînement de sections suivantes, depuis l'extrémité reliée à l'orifice d'aspiration du compresseur 2 jusqu'à l'extrémité reliée à la vanne quatre voies 4 : un U 120 de raccord, une première section 121 verticale puis une seconde section 122 horizontale, une troisième section 123 horizontale, perpendiculaire au plan formé par les première et seconde sections 121,122, les deuxième et troisième sections 122,123 définissant un plan horizontal inférieur, une quatrième section 124 verticale orientée vers le haut, une cinquième section 125 horizontale, parallèle au plan formé par les première et seconde sections 121,122 et terminée par une sixième section 126 verticale orientée vers le bas, permettant le raccordement à une des voies de la vanne 4 à quatre voies. Toutes les sections sont reliées par des coudes. La quatrième section 124 verticale présente de préférence une hauteur proche de la moitié de celle de la première section 121 verticale, dont la hauteur correspond à celle du compresseur 2. L'association de cette configuration du tube d'aspiration 12 combinée avec celle décrite précédemment du tube de refoulement 11 a permis d'obtenir un niveau de pression acoustique inférieur à 30 décibels dans la plage des 40 à 50 Hz. Selon une seconde variante d'exécution du tube d'aspiration 12, non représentée sur les figures, la deuxième section 122 horizontale est interrompue par une section verticale en U inversé, inscrite dans le plan formé par les première et seconde sections 121,122. On comprend bien que l'utilisation des références verticale et horizontale est relative et circonscrite à la GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 8 - géométrie des tubes de refoulement et d'aspiration, afin d'en faciliter la description : cela n'implique pas nécessairement que les sections de ces tubes soient effectivement disposées horizontalement ou verticalement, selon le cas, au sein du dispositif de VMC selon l'invention, et elles pourront présenter une inclinaison par rapport aux axes verticaux et horizontaux du dispositif. De façon préférée, les sections des tubes sont respectivement parallèles aux axes verticaux et horizontaux du dispositif. Selon une dernière caractéristique du dispositif selon l'invention, la vanne 4 à quatre voies est maintenue uniquement par la tubulure reliée à chacune de ses voies. Elle ne comporte donc aucune liaison directe, par exemple en étant disposée sur un support, au châssis du dispositif selon l'invention. En effet, la vanne à quatre voies des dispositifs de VMC est usuellement liée au châssis du dispositif de VMC, notamment au moyen de colliers de serrage crantés. Or, de façon fort surprenante, le déposant a déterminé que cette disposition particulière de la vanne à quatre voies privée de moyens de liaison directe au châssis et combinée aux configurations décrites précédemment du conduit de refoulement 11 et de la seconde variante d'exécution du conduit d'aspiration 12, permettait de réduire la valeur de bruit émis par le compresseur dans la plage des 40 à 50Hz au même niveau émis par les ventilateurs du dispositif selon l'invention, valeur ici inférieure à 20 décibels. Cette dernière configuration est donc extrêmement intéressante pour réduire les émissions sonores à basses fréquences et plus spécifiquement dans la plage des 40 à 50 Hz. GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG - 9 - Application industrielle Le dispositif selon l'invention permet la réalisation d'installations compactes de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible, particulièrement silencieuses et destinées à équiper les habitations individuelles. GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG REVENDICATIONS1. Dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible comportant un circuit (1) de circulation de fluide caloporteur, un compresseur (2), un détendeur (3), une vanne (4) à quatre voies permettant de diriger le fluide caloporteur dans un sens ou dans l'autre à l'intérieur du circuit, un premier condenseur-évaporateur (5) échangeant de la chaleur avec un circuit d'insufflation d'air (6), un deuxième condenseur- évaporateur (7) échangeant de la chaleur avec un circuit d'extraction d'air (8), le compresseur (2) étant relié par un tube de refoulement (11) à une première voie (41) de la vanne (4) quatre voies et par un tube d'aspiration (12) à une seconde voie (42) de la vanne (4), une troisième branche (13) du circuit (1) reliant une première sortie/entrée (51) du premier condenseur-évaporateur (5) à une troisième voie (43) de la vanne (4) à quatre voies et une quatrième branche (14) reliant la quatrième voie (44) de la vanne (4) à une première entrée/sortie (71) du deuxième condenseur-évaporateur (7) caractérisé en ce que ledit tube de refoulement (11) est constitué de la manière suivante, depuis l'orifice de refoulement du compresseur (2) à la première voie (41) de la vanne (4) à quatre voies respectivement : un U (110) de raccord, une première section (111) verticale, suivie d'une deuxième section (112) horizontale, puis une troisième section (113) horizontale, perpendiculaire au plan formé par les première et deuxième sections (111,112), les deuxième et troisième sections (112,113) horizontales définissant un plan horizontal inférieur, la troisième section (113) horizontale étant raccordée à une quatrième section (114) verticale débouchant sur une cinquième section (115) horizontale, parallèle à la deuxième section (112) horizontale, et connectée à une sixième section (116) GACDA1-FR-2 TEXTE DE POSE JS/AG- 11 - verticale orientée vers le plan inférieur, une septième section (117) horizontale, parallèle à la troisième section (113) horizontale et inscrite dans le plan horizontal inférieur, et enfin une huitième section (118) verticale orientée vers le haut assurant le raccordement à la vanne quatre voies, l'ensemble des sections étant relié par des coudes. 2. Dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit tube d'aspiration (12) présente l'enchaînement de sections suivantes, depuis l'extrémité reliée à l'orifice d'aspiration du compresseur (2) jusqu'à l'extrémité reliée à la vanne (4) : un U (120) de raccord, une première section (121) verticale puis une seconde section (122) horizontale, une troisième section (123) horizontale, perpendiculaire au plan formé par les première et seconde sections (121,122), les deuxième et troisième sections (122,123) définissant un plan horizontal inférieur, une quatrième section (124) verticale orientée vers le haut, une cinquième section (125) horizontale, parallèle au plan formé par les première et seconde sections (121,122) et terminée par une sixième section (126) verticale orientée vers le bas, permettant le raccordement à une des voies de la vanne (4) à quatre voies, les sections étant reliées par des coudes. 3. Dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible selon la revendication 2 caractérisé en ce que la seconde section (122) horizontale du tube d'aspiration (12) est interrompue par une section verticale en U inversé, inscrite dans le plan formé par les première et seconde sections (121,122). GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG 5- 12 - 4. Dispositif de ventilation mécanique contrôlée à double flux réversible selon la revendication 3 caractérisé en ce que la vanne (4) à quatre voies est maintenue uniquement par la tubulure reliée à chacune de ses voies. GACDAI-FR-2 TEXTE DEPOSE JS/AG