Brevet FR3009066A1 — publié le 20150130

SYSTEME DE VENTILATION NATURELLE D'UN LOCAL La présente invention concerne un système de ventilation naturelle d'un local en vue notamment de contribuer à la régulation en température de celui-ci. On sait qu'à l'heure actuelle la régulation en température des locaux est principalement assurée par des systèmes de climatisation artificielle de type air conditionné qui présentent tous les inconvénients d'une part d'être de grands consommateurs d'énergie et d'autre part d'accentuer le phénomène dit « d'ilot de chaleur » c'est-à-dire la création de zones dans lesquelles le niveau de chaleur est augmenté par les appareils mêmes qui ont pour objet de lutter contre cette dernière. Par ailleurs, si les systèmes de conditionnement de l'air permettent d'assurer de façon efficace un maintien de la température des locaux à une valeur proche d'une température de consigne donnée, ils se révèlent généralement incapables de réaliser un renouvellement de l'air de ces locaux qui soit suffisant pour les rendre confortables pour leurs occupants. Ainsi, les jours les plus chauds de l'année, le confort peut ne plus être assuré au sein des locaux, ce qui crée une gène importante pour leyrs occupants et entraîne un usage prématuré des machines de conditionnement de l'air. La présente invention a pour but de proposer un système de ventilation naturelle d'un local qui permette d'assurer non seulement un renouvellement de l'air de celui-ci mais également de participer à sa régulation en température en assurant son réchauffement et/ou son rafraîchissement et ceci de façon simple, peu onéreuse et peu consommatrice en énergie, et qui est susceptible de s'adapter suivant les saisons et les climats, en combinaison ou non avec un autre mode de climatisation. On sait qu'à l'heure actuelle bon nombre de bâtiments sont équipés de cheminées individuelles qui, pour la plupart, sont inutilisées et dont les conduits servaient à l'époque à évacuer les fumées du bois de chauffe. L'invention propose dans un mode de mise en oeuvre de l'invention de réutiliser ces conduits pour assurer la ventilation naturelle, le réchauffement et le rafraîchissement de locaux existants. Le système de ventilation naturelle suivant l'invention s'applique également aux bâtiments neufs ou existants qui ne possèdent pas de tels conduits de cheminées, et qui présentent des besoins de ventilation, de réchauffement et de rafraîchissement couverts en partie ou non par un système d'air conditionné. La présente invention a ainsi pour objet un système de ventilation naturelle d'un local comportant au moins une cheminée dont le conduit principal débouche à sa base, par un âtre, dans le local, et qui comporte à sa partie supérieure une prolongation dépassant la surface de la toiture du local et dont le conduit principal est pourvu de moyens d'admission d'air, caractérisé en ce que : - le conduit principal comporte au moins un conduit secondaire qui s'étend des moyens d'admission d'air jusqu'à la base de l'âtre et qui débouche dans une bouche de soufflage. - le conduit principal comporte des moyens de chauffage et des moyens de refroidissement de l'air admis, - il comporte une sortie d'air vers l'extérieur. La sortie d'air pourra être constituée par une seconde cheminée et les moyens de chauffage de l'air pourront être constitués d'un dispositif de préchauffage solaire disposé sur la prolongation et qui sera en contact thermique avec le conduit secondaire. Les moyens de chauffage de l'air pourront également être constitués d'un échangeur thermique disposé dans le conduit principal et qui sera traversé par le conduit secondaire. Dans un mode de mise en oeuvre de la présente invention le système pourra comporter un second conduit secondaire qui traversera l'échangeur et qui débouchera dans une bouche d'évacuation. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention la partie supérieure du conduit principal sera pourvue de moyens de brumisation. Par ailleurs le conduit principal de la cheminée pourra être pourvu d'un capteur de brise qui pourra comporter des moyens aptes à assurer son orientation cardinale, ainsi que de moyens aptes à assurer son obturation totale ou partielle. Enfin le système de ventilation naturelle suivant l'invention pourra comporter des moyens de détection des conditions environnementales ainsi que des moyens de gestion aptes à régler de façon manuelle ou automatique sa configuration en fonction de celles-ci. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue schématique en vue de face et coupe partielle d'un système suivant l'invention, -la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un système suivant l'invention, -la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un système suivant l'invention mettant en oeuvre deux cheminées, On a représenté sur les figures 1 et 2 un système suivant l'invention qui est destiné à assurer la ventilation naturelle d'un local 1 pouvant par ailleurs comporter des moyens de chauffage. Ce système comprend essentiellement une cheminée 3 qui est pourvue d'un conduit principal 5 qui débouche à sa partie supérieure dans un dispositif capteur de brise 7 qui est disposé en extrémité d'une prolongation 8 destinée à surélever ce dernier au-dessus de la souche de la cheminée 9 du local 1. La partie inférieure du conduit principal 5 débouche quant à elle dans un âtre 11 situé dans le local 1. À l'intérieur du conduit principal 5 sont disposés deux conduits secondaires 13 et 15 qui traversent un échangeur de chaleur 17 et qui débouchent en partie inférieure de l'âtre 11 respectivement dans une bouche de soufflage 19 et une bouche d'aspiration 21. Le conduit secondaire 13 est pourvu de moyens d'aspiration 22 de type ventilateur lui permettant d'aspirer l'air à partir du capteur de brise 7, de lui faire traverser l'échangeur 17 pour le souffler par la bouche de soufflage 19. Par ailleurs une canalisation de circulation d'eau verticale 23 est disposée dans le conduit principal 5 et alimente des buses de brumisation 24 disposées en partie supérieure de celui-ci, préférentiellement à l'intérieur de la prolongation 8. Cette canalisation 23 plonge dans un bac de récupération 25 qui est disposé en partie inférieure du conduit principal 5, et une pompe de relevage 27 permet de récupérer l'eau de brumisation et d'alimenter les buses 24. Par ailleurs, la prolongation 8 est pourvue d'un dispositif de préchauffage solaire 31 qui est en relation thermique avec le conduit secondaire 13 de façon à préchauffer par le rayonnement solaire l'air entrant dans celui-ci. Le système suivant l'invention, qui peut être utilisé en combinaison avec des moyens de régulation en température de type classique, permet d'assurer une ventilation naturelle du local 1 qui est personnalisable au fil des saisons. On décrira ci-après, à titre d'exemple, le fonctionnement du système suivant l'invention successivement pendant une période d'hiver, pendant une période de demi-saison, pendant une période d'été, et pendant une période de canicule. Fonctionnement en période d'hiver : Pendant cette période, le conduit principal 5 est fermé, par exemple soit par l'obturation de l'âtre 11 au moyen d'une porte d'obturation 12, ainsi que représenté sur la figure 2, soit par l'obturation du capteur de brise 7 qui, à cet effet, peut-être pourvu de volets d'obturation, permettant de masquer celui-ci en totalité ou en partie. L'air froid extérieur et admis dans le conduit secondaire 13, notamment par ventilation naturelle en raison de sa masse volumique, cette dernière étant aidée par l'aspiration générée par le ventilateur 22. Cet air froid est réchauffé éventuellement par le dispositif de préchauffage solaire 31 et traverse l'échangeur 17 dans lequel il est de nouveau réchauffé par l'air chaud usé extrait du local 1 par la bouche d'aspiration 21 et qui parcoure le conduit secondaire 15 pour s'évacuer à l'extérieur. Dans une variante de mise en oeuvre du système suivant l'invention le réchauffage de l'air admis par le conduit secondaire 13 peut être assuré par l'échangeur 17 qui, à cet effet, peut être pourvu de moyens de chauffage, tels que notamment une résistance électrique. Dans un tel mode de mise en oeuvre, le système suivant l'invention assure non seulement la ventilation du local mais également participe au chauffage de celui-ci. Fonctionnement en période de demi-saison : En période de demi-saison l'air extérieur étant trop froid pour être admis par le conduit principal 5, ce dernier est utilisé pour évacuer l'air chaud usé de celui- ci par ventilation naturelle thermique. Le renouvellement de l'air se fait quant à lui comme en période d'hiver par aspiration de l'air extérieur par le conduit secondaire 13 avec réchauffement éventuel si nécessaire par le dispositif de préchauffage solaire 31 et/ou par l'échangeur 17. Fonctionnement en période d'été : En période d'été, on utilisera le système de ventilation naturelle pour participer au rafraîchissement du local 1. À cet effet on ouvre le conduit principal 5 de façon à admettre par le capteur de brise 7 l'air situé en zone de pression au-dessus du bâtiment qui pénètre dans le local 1 par l'âtre 11. À cet effet on prévoira dans celui-ci une sortie, cette sortie pouvant être constituée, ainsi que représenté sur la figure 3, par le conduit principal d'une seconde cheminée 3' qui débouche à sa base, par un âtre 11', dans le même local 1 et qui évacue l'air chaud usé par un capteur de brise 7' disposé à sa partie supérieure et qui peut, préférentiellement, être orienté en sens opposé du capteur de brise 7 de la première cheminée 3. Le rafraîchissement des occupants du local 1 est alors assuré d'une part par le contact de l'air frais en mouvement sur la peau de ces derniers et d'autre part par la radiation de la masse thermique des murs et du sol. De façon à contrôler la circulation de l'air, les capteurs de brise 7 et 7' peuvent être pourvus de moyens d'orientation cardinale ainsi que de moyens permettant d'assurer leur obturation progressive sous l'action de moyens de commande à distance pilotés par des organes de gestion automatisés tels que notamment un micro contrôleur, ou des organes de gestion à commande manuelle. Fonctionnement en période de canicule : En période de canicule on utilise le conduit principal 5, notamment en ouvrant la porte 12 de l'âtre 11. Par celui-ci on admet l'air extérieur via le capteur de brise 7 et on active la rampe de brumisation 24 ce qui a pour effet de refroidir l'air admis par un phénomène d'évaporation, et cet air plus froid est entraîné vers le bas par un phénomène de ventilation naturelle et pénètre dans le local 1 par l'âtre 11 pour être évacué ensuite vers une sortie qui peut être notamment constituée, ainsi que dans l'exemple précédent, par le conduit principal 5' d'une seconde cheminée 3' dont l'âtre 11' débouche dans le local 1. L'eau de brumisation est récupérée dans le bac 25 et remontée vers les rampes de brumisation par la pompe 27, via la canalisation 23. Le système de ventilation suivant l'invention est particulièrement intéressant dans la mesure où il permet d'assurer un renouvellement efficace de l'air d'un local ainsi qu'une aide à la régulation en température de celui- ci qui est adaptable en fonction des conditions climatiques imposées par les saisons. De plus il peut être utilisé de façon mixte avec un système de conditionnement de l'air afin d'améliorer le confort et d'en limiter l'usage.25 REVENDICATIONS1.- Système de ventilation naturelle d'un local comportant au moins une cheminée (3) dont le conduit principal (5) débouche à sa base, par un âtre (11), dans le local (1), et qui comporte à sa partie supérieure une prolongation (8) dépassant la surface de la toiture du local (1) et dont le conduit principal (5) est pourvu de moyens d'admission d'air (7), caractérisé en ce que : - le conduit principal (5) comporte au moins un conduit secondaire (13) qui s'étend des moyens d'admission d'air (7) jusqu'à la base de l'âtre (11) et qui débouche dans une bouche de soufflage (19), - le conduit principal (5) comporte des moyens de chauffage (31,17) et des moyens de refroidissement (24) de l'air admis, - il comporte une sortie d'air (3') vers l'extérieur. 2.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la sortie d'air est constituée par une seconde cheminée (3'). 3.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de chauffage de l'air sont constitués d'un dispositif de préchauffage solaire (31) disposé sur la dite prolongation (8) et qui est en contact thermique avec le conduit secondaire (13). 4.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de chauffage de l'air sont constitués d'un échangeur thermique disposé dans le conduit principal (5) et qui est traversé par le conduit secondaire (13). 5.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce qu'ilcomporte un second conduit secondaire (15) qui traverse également l'échangeur (17) et qui débouche dans une bouche d'évacuation (21). 6.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la partie supérieure du conduit principal (5) est pourvue de moyens de brumisation (24). 7.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications précédentes caractérisées en ce que le conduit principal (5) de la cheminée (3,3') est pourvu d'un capteur de brise (7,7'). 8.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le capteur de brise (7,7') comporte des moyens aptes à assurer son orientation cardinale. 9.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications 7 ou 8 caractérisé en ce que le capteur de brise (7,7') comporte des moyens aptes à assurer son obturation totale ou partielle. 10.- Système de ventilation naturelle d'un local suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection des conditions environnementales et des moyens de gestion, aptes à régler de façon manuelle ou automatique sa configuration en fonction de celles-ci.