Brevet FR2984998A1 — publié le 20130628

CAISSON DE TRAITEMENT D'AIR La présente invention concerne un caisson de traitement d'air pour un bâtiment collectif, notamment un immeuble d'habitation ou de bureaux, comportant des moyens d'extraction de l'air vicié de plusieurs locaux indépendants. Les immeubles d'habitation ou de bureaux sont généralement équipés d'un système commun de ventilation mécanique contrôlée (VMC) permettant l'extraction de l'air vicié de chacun des locaux avant son évacuation à l'extérieur de l'immeuble. L'air vicié étant généralement issu d'air neuf préalablement chauffé pour le confort des occupants des locaux, il en résulte une perte d'énergie thermique lors de l'évacuation à l'extérieur de l'air vicié. Pour l'alimentation en eau chaude des locaux, les immeubles comprennent des systèmes centralisés de production d'eau chaude qui s'ajoutent au système de chauffage, ce qui induit une consommation d'énergie augmentée, ou des systèmes individuels pour chaque logement. Il existe des installations de traitement d'air permettant de récupérer de l'énergie dans un flux d'air vicié extrait d'un logement. Néanmoins, dans le cadre d'un bâtiment d'habitat collectif comprenant plusieurs logements, les variations de débit de flux d'air impliquent le rejet direct d'une partie de l'air extrait et des pertes d'énergie conséquentes. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un caisson de traitement d'air pour un bâtiment collectif permettant d'éviter des pertes d'énergie lors de l'évacuation de l'air vicié des locaux. A cet effet, l'invention concerne un caisson de traitement d'air pour un bâtiment à usage collectif, notamment un immeuble d'habitation ou de bureaux, comportant des moyens d'extraction de l'air vicié de plusieurs locaux indépendants. Ce caisson est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de récupération d'une partie de l'énergie calorifique contenue dans la totalité du flux d'air extrait des logements, en ce que les moyens de récupération comprennent un chauffe-eau thermodynamique raccordé à au moins un ballon de stockage d'eau préchauffée alimentant plusieurs locaux du bâtiment, et en ce qu'il comporte des moyens de régulation du débit d'air vicié passant dans le chauffe-eau thermodynamique de telle manière que le débit d'air passant dans le chauffe-eau est constant. Grâce à l'invention, la totalité du flux d'air extrait des différents locaux du bâtiment passe dans le chauffe-eau thermodynamique, ce qui maximise la quantité d'énergie potentiellement récupérable. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel caisson de traitement d'air peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les moyens d'extraction comprennent un ventilateur d'aspiration de l'air vicié d'une canalisation générale d'extraction d'air vicié du bâtiment. - Le ventilateur est placé en amont du chauffe-eau thermodynamique selon la direction d'écoulement du flux d'air vicié. - le ventilateur est placé en aval du chauffe-eau thermodynamique selon la direction d'écoulement du flux d'air vicié. - Les moyens de régulation comprennent un capteur de pression disposé à l'entrée de l'air vicié extrait dans le caisson, et des moyens de contrôle de la vitesse du ventilateur en fonction de la pression de l'air vicié extrait. - Les moyens de contrôle de la vitesse du ventilateur comprennent une unité électronique de contrôle. D'autres avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un caisson de traitement d'air conforme à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'une installation de traitement d'air incluant un caisson de traitement d'air conforme à l'invention, représentée dans un immeuble d'habitation ; la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1. La figure 1 représente une installation de traitement d'air intégrée dans un immeuble collectif I comprenant plusieurs locaux L indépendants. Ces locaux peuvent être des logements d'habitation ou être à usage professionnel. Chacun des locaux L est équipé d'au moins une bouche B d'évacuation d'air adaptée pour en extraire l'air vicié selon des techniques connues, par exemple avec un débit d'extraction hygro-régulé. Chacune des bouches B est reliée à un réseau d'extraction d'air comprenant, entre autres, une conduite d'extraction d'air 2 générale qui dirige l'air vicié, selon la flèche FA, vers un caisson de traitement 200 avantageusement situé dans une zone technique située sous le toit de l'immeuble. La conduite 2 relie ainsi chacune des bouches B au caisson de traitement 200. Les débits d'air extrait de chaque logement peuvent être différents et varient dans le temps en fonction de l'occupation et de l'activité dans les logements. L'immeuble I est équipé d'une installation de production d'eau chaude sanitaire 10 comprenant une chaudière 12, et un ballon 14 de stockage d'eau préchauffée. Des canalisations non représentées alimentent en eau chaude chacun des locaux L à partir du ballon de stockage 14. Le caisson de traitement d'air 200 comprend des moyens de récupération d'une partie de l'énergie calorifique contenue dans le flux d'air extrait, incluant un chauffe-eau thermodynamique 100 dans lequel circule un fluide caloporteur. Un évaporateur 102, dans lequel le fluide caloporteur circule, est placé dans le flux d'air extrait, représenté en pointillés à la figure 2, de manière que le fluide caloporteur récupère une partie de l'énergie calorifique contenue dans le flux d'air. Le fluide caloporteur circule ensuite, de manière connue, dans un compresseur 104, un condenseur 106, un détendeur 108 avant de retourner dans l'évaporateur 102, selon le principe de fonctionnement des pompes à chaleur. Le flux d'air extrait sort du chauffe-eau thermodynamique 100 et du caisson 200 par une conduite 7 qui donne directement sur l'extérieur de l'immeuble I. Le caisson de traitement 200 comporte des moyens d'extraction de l'air vicié extrait des locaux L. Les moyens d'extraction comportent un ventilateur 8 placé en amont des moyens de récupération selon le sens d'écoulement du flux d'air, dans un compartiment 202 du caisson 200, séparé d'un compartiment 204 contenant le chauffe-eau 100 par une cloison 206. Le ventilateur 8 permet d'aspirer la totalité de l'air vicié extrait des logements de l'immeuble I par la conduite 2 pour qu'il passe en totalité dans le chauffe-eau thermodynamique 100 selon la flèche F100. Ceci permet d'optimiser le récupérateur d'énergie en s'assurant qu'un maximum d'air est dirigé vers les moyens de récupération. Le débit d'air vicié extrait étant fluctuant en raison des variations de la quantité d'air vicié extrait des logements en fonction de leur occupation, la vitesse de rotation du ventilateur 8 est régulée afin d'obtenir un débit d'air constant en entrée du chauffe-eau thermodynamique 100. A cet effet, le caisson de traitement d'air 200 comporte un capteur de pression 30 installé en entrée du caisson 200 correspondant à la sortie de la conduite 2. Ce capteur permet de détecter la pression d'entrée d'air vicié, qui est transmise, via un signal électrique S30, à une unité électronique de contrôle 50. L'unité de contrôle 50 pilote la vitesse du ventilateur 8 en fonction de la mesure de pression, de manière que le débit d'air en entrée du chauffe-eau thermodynamique 100 soit substantiellement constant, via un signal électrique de contrôle S50. Dans le condenseur 106, le circuit de fluide caloporteur décrit des ondulations non représentées permettant d'optimiser la surface de contact avec un circuit de circulation d'eau comportant une canalisation d'entrée 16 et une canalisation de sortie 18. L'eau entre dans le condenseur 106 par la canalisation 16 à une température T1, qui peut être par exemple 45 °C et en ressort à une température T2 = T1 + 10 °C, soit 55 °C, suivant ce même exemple, après avoir été chauffée au contact du fluide caloporteur circulant dans le condenseur 106. L'eau ainsi chauffée est reconduite jusqu'au ballon de stockage 14 afin de servir à l'approvisionnement des locaux L. Les bouches B, les conduites 2 et 7 et le caisson de traitement d'air 200 constituent ensemble l'installation de traitement d'air. La centralisation des moyens d'extraction et des moyens de récupération d'énergie calorifique dans le seul caisson de traitement d'air 200 permet de réduire les coûts d'installation et de faciliter la maintenance. Ainsi, le caisson 200 peut être connecté à la conduite générale d'extraction d'air 2 et être immédiatement opérationnel, les connections électriques et avec le réseau d'eau étant réalisables par l'homme du métier. Le fonctionnement du chauffe-eau thermodynamique 100 peut être désactivé lorsque les besoins en eau chaude sont suffisamment faibles pour s'en passer. Le fonctionnement du chauffe-eau 100 peut être désactivé en interrompant la circulation du fluide caloporteur. Selon une variante non représentée, l'invention peut être mise en oeuvre avec plusieurs ballons de stockage du même type que le ballon 14, alimentant chacun un groupe de plusieurs locaux L. Selon une autre variante non représentée de l'invention, le ventilateur 8 peut être placé en aval du chauffe-eau thermodynamique 100 selon la direction d'écoulement du flux d'air vicié. REVENDICATIONS1.- Caisson (200) de traitement d'air pour un bâtiment (I) à usage collectif, notamment un immeuble d'habitation ou de bureaux, comportant des moyens (8) d'extraction de l'air vicié (FA) de plusieurs locaux (L) indépendants, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de récupération (100) d'une partie de l'énergie calorifique contenue dans la totalité du flux d'air (FA) extrait des locaux (L), en ce que les moyens de récupération comprennent un chauffe-eau thermodynamique (100) raccordé à au moins un ballon (14) de stockage d'eau préchauffée alimentant plusieurs locaux (L) du bâtiment, et en ce qu'il comporte des moyens de régulation (30, 50) du débit d'air vicié passant dans le chauffe-eau thermodynamique (100) de telle manière que le débit d'air vicié passant dans le chauffe-eau (100) est constant. 2.- Caisson selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'extraction comprennent un ventilateur (8) d'aspiration de l'air vicié d'une canalisation générale (2) d'extraction d'air vicié du bâtiment (I). 3.- Caisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ventilateur (8) est placé en amont du chauffe-eau thermodynamique (100) selon la direction d'écoulement du flux d'air vicié (FA). 4.- Caisson selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ventilateur (8) est placé en aval du chauffe-eau thermodynamique (100) selon la direction d'écoulement du flux d'air vicié (FA). 5.- Caisson selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de régulation comprennent un capteur de pression (30) disposé à l'entrée de l'air vicié extrait (FA) dans le caisson (200), et des moyens (50) de contrôle de la vitesse du ventilateur (8) en fonction de la pression (S30) de l'air vicié extrait. 6.- Caisson selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de la vitesse du ventilateur (8) comprennent une unité électronique de contrôle (50). 30