Brevet FR2998353A1 — publié le 20140523

_ PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE RAFRAÎCHISSEMENT DE L'AIR DANS UNE HABITATION ET PROCÉDÉ DE FONCTIONNEMENT DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de la ventilation des habitations et notamment aux adaptations permettant de rafraîchir l'air insufflé dans l'habitation dans les meilleures conditions. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR 1.0 Les maisons dites « très basse consommation » consomment très peu d'énergie mais font apparaître un besoin de rafraîchissement en période d'été mais aussi en mi-saison. En effet, lors de telles périodes, les capacités d'isolation dues â la conception de telles habitations maintiennent la chaleur et créent un inconfort notable. 15 il est alors conseillé d'associer aux installations de la maison, un dispositif de rafraîchissement dont la présence peut néanmoins aller à l'encontre des exigences règlementaires de telles maisons en requérant une consommation supplémentaire. Pour répondre à un tel besoin, il existe dans l'art antérieur 20 l'association d'une ventilation mécanique contrôlée (appelée ci- dessous VMC) double flux à un puits canadien. La VMC double flux comprend un réseau de gaines d'insufflation et de gaines d'extraction et un échangeur qui permet de récupérer la chaleur de l'air extrait et ainsi de chauffer l'air entrant avant qu'il ne soit 25 insufflé dans les pièces d'habitation. Cette technique permet de faire d'importantes économies d'énergie et d'assurer un confort optimal en filtrant et en préchauffant l'air entrant. Le puits canadien permet quant à lui d'amener de l'air refroidi dans l'habitation et de participer ainsi au confort pendant l'été. Ces 30 techniques sont néanmoins couteuses et leur association a en outre pour inconvénient d'amener un air chargé souvent de bactéries si le conduit dans lequel il passe (puits canadien) n'est pas parfaitement entretenu et muni d'un filtre performant en amont. De même, cette association n'est pas toujours possible sur toutes les habitations. 35 Il existe également, notamment dans les mêmes habitations dites très basse consommation, les chauffe-eau thermodynamiques permettant de produire de l'eau chaude sanitaire et étant complètement indépendants des VMC double flux. Ces chauffe-eau peuvent -2- fonctionner grâce à l'air extérieur, l'air extrait ou l'air ambiant. Les chauffe-eau sur l'air extrait utilisent l'énergie de l'air extrait de l'habitation pour chauffer l'eau. Ces chauffe-eau ont besoin d'un débit minimal d'air extrait pour faire fonctionner correctement leur circuit frigorifique. L'air extrait est ensuite rejeté à l'extérieur après avoir été refroidi en passant sur l'évaporateur du chauffe-eau. DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de cet état de fait, la demanderesse a mené des recherches visant à produire de l'air rafraîchi dans une habitation -très basse consommation-, déjà équipée ou non d'un chauffe-eau thermodynamique etiou d'une VMC double-flux. Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'un procédé de rafraîchissement en période chaude de l'air insufflé d'une habitation, remarquable en ce qu'il consiste à rafraîchir l'air entrant d'une ventilation mécanique contrôlée double flux en récupérant les frigories ou calories négatives contenues dans l'air refroidi issu de l'évaporateur d'un chauffe-eau thermodynamique sur air extrait. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet de récupérer les frigories sur l'air refoulé par le chauffe-eau thermodynamique (qui est un air vicié) par l'intermédiaire de l'échangeur de chaleur du système double-flux. Ces deux modules fonctionnels proposant respectivement la production d'eau chaude sanitaire et la ventilation tempérée peuvent ainsi assurer, en association, une troisième fonction à savoir le rafraîchissement de l'air renouvelé. Ce rafraîchissement est donc gratuit à partir de l'instant où de l'eau chaude sanitaire est produite. De plus, les frigories ou 30 calories négatives sont récupérées à partir d'une pompe à chaleur qui n'a pas besoin d'être réversible. La mise en oeuvre d'un tel procédé évite ainsi les surchauffes qui peuvent se produire très rapidement dans les maisons très basse consommation et participe ainsi à un meilleur confort. 35 L'invention concerne également le dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend - une VMC double flux amenant dans l'habitation de l'air neuf issu de l'extérieur et comprenant un échangeur, - un chauffe-eau thermodynamique sur air extrait comprenant un évaporateur et, - une gaine faisant passer l'air refroidi vicié issu de l'évaporateur du chauffe-eau vers l'échangeur de la VMC double flux. tl apparaît ainsi que l'association des deux groupes fonctionnels peut être réalisée pour améliorer le confort sans contraintes supplémentaires. En effet, l'air vicié issu du chauffe- eau n'est pas recyclé. De plus, l'installation est particulièrement simple puisqu'elle ne requiert qu'un rajout de gaine faisant communiquer un air qui est de toute façon rejeté vers un échangeur déjà existant. Ces deux groupes fonctionnels peuvent déjà coexister dans des habitations existantes, mais fonctionnent séparément et ne sont pas associés ni en fonctionnement ni matériellement comme le propose l'invention. Ainsi, cette association ne peut pas être réalisée au moyen de groupes fonctionnels standards du commerce. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, la VMC comprend une vanne sur l'air extrait ou sur l'air insufflé dont la commande empêche l'air refroidi vicié de venir refroidir l'air neuf issu de l'extérieur autorisant ainsi la régulation optimisée pour éviter de trop refroidir si ce n'est pas nécessaire. De plus, les deux groupes fonctionnels standards présentent chacun un ventilateur ce qui en rend un, redondant. Selon un mode de réalisation préféré, le ventilateur du chauffe-eau thermodynamique est supprimé. Une telle suppression diminue la consommation de l'association proposée malgré l'ajout d'une fonctionnalité supplémentaire. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, 30 le dispositif comprend un capteur de présence des occupants de l'habitation fournissant une information particulièrement utile pour optimiser le fonctionnement du dispositif décrit plus bas. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend un caisson de recyclage de l'air 35 insufflé par la VMC double flux. En effet, lorsque la température de l'air extérieur est très basse et que le chauffe-eau thermodynamique fonctionne, l'air insufflé dans les pièces principales peut être à une température faible si la vanne de dérivation n'est pas activée. - Pour améliorer le confort, une possibilité réside dans le recyclage de l'air ambiant ce qui a pour effet d'insuffler de l'air à une température proche de l'ambiance quand il n'y a pas de besoin de rafraîchissement. Cette solution est particulièrement pertinente lorsque le système de chauffage amène des surchauffes dans la pièce où se situe la bouche de recyclage, système de chauffage tels une cheminée, un poêle, un système solaire etc.. La bouche de recyclage peut également prendre l'air réchauffé d'une 10 véranda. Une autre solution évitant le recyclage est d'équiper le dispositif avec une batterie en aval de la VMC double-flux sur le réseau d'air insufflé, batterie alimentée par le circuit de chauffage ou des panneaux solaires. 15 Plusieurs procédés de fonctionnement également objets de l'invention ont été envisagés dont les exemples décrits ci-dessous. Un procédé consiste à faire recycler l'air sortant de la VMC double-flux par le caisson de recyclage lorsque la présence des occupants de l'habitation est détectée. Un autre procédé consiste à activer la 20 vanne sur l'air extrait ou sur l'air insufflé pour empêcher l'air refroidi vicié de venir refroidir l'air neuf issu de l'extérieur si ce n'est pas nécessaire. Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à maintenir le passage de l'air refroidi vicié dans la VMC lorsque la présence des occupants de l'habitation n'est pas 25 détectée. Ainsi : * lorsque l'hiver est froid, - soit les occupants de l'habitation sont présents et le dispositif recycle l'air pour rendre confortable l'amenée d'air, 30 - soit les occupants sont absents et indépendamment du chauffage les personnes n'ont donc pas d'inconfort de ventilation. * A la mi saison, l'air extérieur peut, en journée, être suffisamment chaud pour que la vanne de dérivation de l'échangeur soit activée ce qui évite que 35 l'air refroidi issu du chauffe eau ne soit orienté vers l'échangeur et qu'ainsi les frigories ne reviennent dans l'habitation tout en rendant confortable le renouvellement de l'air. * En été, 2 9983 5 3 5 la vanne de dérivation n'est pas activée et l'air refroidi vicié issu de l'évaporateur du chauffe-eau thermodynamique est orienté vers l'échangeur de la VMC double flux. Un tel fonctionnement assure le rafraîchissement de l'air insufflé et évite le réchauffement du 5 bâti. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture dé la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique d'une habitation individuelle équipée d'un mode de réalisation d'un dispositif 15 conforme à l'invention ; La figure 2 est un dessin schématique d'une habitation individuelle équipée d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention ; La figure 3 est un dessin schématique d'une habitation 20 collective dont les logements sont équipés d'un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention. DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS Comme illustrée sur le dessin de la figure 1, l'habitation 100 est équipée d'un dispositif permettant de rafraîchir l'air insufflé 25 dans les pièces principales. Ce dispositif comprend une ventilation mécanique contrôlée (VMC) double flux référencée 200 et comprenant un échangeur (non illustré). Cette VMC comprend - au moins une gaine communiquant avec l'extérieur 210 afin 30 d'aspirer de l'air neuf en provenance de l'extérieur - au moins une gaine 220 afin de rejeter de l'air vers l'extérieur, et, - au moins une gaine 230 insufflant l'air renouvelé dans les pièces principales. 35 Ce dispositif comprend également un chauffe-eau thermodynamique sur air extrait 300 comprenant un évaporateur (non illustré). Ce chauffe-eau comprend au moins une gaine 310 communiquant avec les pièces techniques afin de récupérer des calories. -6- Conformément à l'invention, le dispositif comprend en outre une gaine 400 faisant passer l'air refroidi issu de l'évaporateur du chauffe-eau 300 vers l'échangeur de la VMC double flux 200. L'air entrant par la gaine 210 peut donc être rafraîchi avant son passage dans la ou les gaines d'insufflation 230. Classiquement, un chauffe-eau thermodynamique comporte deux orifices : - un orifice d'entrée de l'air extrait et - un orifice de sortie de l'air refroidi vicié issu de l'évaporateur, ledit orifice étant situé en aval de ce dernier. La gaine 400 de l'invention est connectée à l'orifice de sortie de l'air refroidi vicié qui était classiquement évacué vers l'extérieur. L'autre extrémité de la gaine 400 vient se connecter à l'orifice classique d'entrée de l'air extrait vicié équipant classiquement une VMC double-flux. Dans un tel mode de réalisation, seule la VMC double flux 200 comporte un ventilateur 240 de mise en mouvement de l'air dans les gaines. Selon un autre mode de réalisation, ledit ventilateur ou moyen de mise en mouvement de l'air est dissocié des autres modules fonctionnels. Bien entendu, un tel moyen est disposé en aval du chauffe-eau, mais peut être disposé indifféremment en amont ou en aval de la VMC double-flux. Une vanne de dérivation 410 associée à une gaine 420 permet de directement évacuer l'air refroidi vicié vers l'extérieur lorsque le refroidissement de l'air neuf entrant n'est pas nécessaire. Bien entendu, cette évacuation directe peut être mise en oeuvre différemment selon la position des ventilateurs. Il existe en effet plusieurs possibilités de réaliser un circuit de dérivation selon que le flux soit de soufflage ou d'extraction et que le ventilateur soit disposé en amont ou en aval de l'échangeur. Le dessin de la figure 1 illustre également un capteur de présence 110 qui est relié à un module de commande (non illustré) commandant les moteurs d'une part et la vanne de dérivation d'autre part. Le dessin de la figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif de l'invention reprenant celui de la figure 1 mais où l'air refroidi (grâce à la gaine 400 reliant le chauffe-eau 300 et la VMC 200) est réchauffé entre sa sortie de la VMC double flux 300 et la ou les bouches d'insufflation (non illustrées) présentes à l'extrémité de la ou des gaines 230. Selon ce mode de réalisation, le dispositif comprend un caisson de recyclage 500 qui, intercalé entre lesdites extrémités et la sortie de la VMC 300, assure, si nécessaire, le chauffage de l'air à partir de l'air chaud d'une pièce quelconque accueillant un moyen de chauffage. Le dessin de la figure 3 illustre un mode de réalisation du dispositif adapté à une habitation collective où chaque logement est équipé d'un dispositif conforme à l'invention. Ce sont les caissons de ventilation centralisés extérieurs 500 communs à 1' ensemble des logements qui assurent alors le déplacement de l'air et notamment de l'air du chauffe-eau 300 vers la VMC double flux 200. Le moyen de mise en mouvement de l'air est donc ici dissocié des deux modules fonctionnels chauffe-eau et VMC. On comprend que le dispositif et les procédés, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. 25 30 35 REVENDICATIONS1. Procédé de rafraîchissement en période chaude de l'air insufflé d'une habitation (100), CARACTERISÉ EX CE QU'il consiste à rafraîchir l'air entrant d'une ventilation mécanique contrôlée double flux (200) en récupérant les frigories ou calories négatives contenues dans l'air refroidi issu de l'évaporateur d'un chauffe-eau thermodynamique sur air extrait (300). 2. Dispositif de rafraîchissement d'une habitation, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend - une ventilation mécanique contrôlée double flux (VMC) (200) amenant dans l'habitation de l'air neuf issu de l'extérieur et comprenant un échangeur, - un chauffe-eau thermodynamique sur air extrait (300) comprenant un évaporateur et, - une gaine (400) faisant passer l'air refroidi vicié issu de l'évaporateur du chauffe-eau (300) vers l'échangeur de la VMC double flux (200). 3. Dispositif selon 1a revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la VMC (200) comprend une vanne (410) sur l'air extrait ou sur l'air insufflé dont la commande empêche l'air refroidi vicié de venir refroidir l'air neuf issu de l'extérieur si ce n'est pas nécessaire. 4. Dispositif selon la revendication 2 où les deux groupes fonctionnels de la ventilation mécanique contrôlée (VMC) (200) et du chauffe-eau thermodynamique sur air extrait (300) présentent chacun un ventilateur, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE le ventilateur du chauffe-eau thermodynamique (300) est supprimé. 5. Dispositif selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT Qu'il comprend un capteur de présence (110) des occupants de 30 l'habitation. 6. Dispositif selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un caisson de recyclage de l'air (500) insufflé par la VMC double flux (200). 7. Dispositif selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT 35 QU'il comprend une batterie en aval de la VMC double-flux sur le réseau d'air insufflé, batterie alimentée par le circuit de chauffage ou des panneaux solaires.-9 S. Procédé de fonctionnement du dispositif selon les revendications 2, 5 et 6, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à faire recycler l'air sortant de la VMC double-flux (200) par le caisson de recyclage (500) lorsque la présence des occupants de l'habitation est détectée. 9. Procédé de fonctionnement du dispositif selon les revendications 2 et 3, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à activer la vanne (410) sur l'air extrait ou sur l'air insufflé pour empêcher l'air refroidi vicié de venir refroidir l'air neuf issu de l'extérieur si ce n'est pas nécessaire. 10. Procédé de fonctionnement du dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à maintenir le passage de l'air refroidi vicié dans la VMC (200) lorsque la présence des occupants de l'habitation n'est pas détectée. 25 30 35