Brevet FR3020132A1 — publié le 20151023

DISPOSITIF DE DIFFUSION AVEC INSERTS LOBES ET VENTILO- CONVECTEUR COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif de diffusion d'air ayant des inserts lobés et un ventilo-convecteur comprenant un tel dispositif. Dans le domaine de la ventilation, il est connu d'équiper les bâtiments de ventiloconvecteurs plafonniers ou muraux pour conditionner et éventuellement renouveler l'air ambiant. Les ventilo-convecteurs sont répartis dans le bâtiment et incluent chacun au moins un dispositif de diffusion, tel qu' une grille, qui diffuse de l'air conditionné dans les pièces du bâtiment. Ces grilles sont en pratique fixées en partie supérieure des murs. L'air de la pièce est aspiré et traité dans le ventilo-convecteur avant d'être éjecté dans la pièce. Ainsi en fonction des besoins, de chauffage ou de rafraichissement, l'air est soit chauffé, soit refroidi par le ventilo-convecteur. En plus de l'air aspiré dans la pièce, le ventilo-convecteur peut aussi recevoir de l'air neuf, puisé directement à l'extérieur ou bien amené par un système de ventilation annexe. Dans ce cas, l'air extérieur est conditionné dans le ventilo-convecteur avec l'air repris dans la pièce. En mode rafraichissement, l'air soufflé par le ventilo-convecteur est plus froid que l'air de la pièce. Il a tendance à chuter vers le sol d'autant plus que l'écart de sa température avec la température ambiante est important. Il importe donc de diminuer au maximum cet écart de température pour éviter les courants d'air froid nuisibles au confort des personnes. La publication « Lobed grilles for high mixing ventilation - An experimental analysis in a full scale model room » de Ilinca Nastase, Amina Meslem, Jordache Vlad et Iolanda Colda, publiée dans le journal "Building and Environment » (46 (2011) 547-555), édition ELSEVIER, divulgue une grille de diffusion comprenant des ailettes lobées, qui délimitent un bord de fuite mince et ondulé et favorisent le mélange de l'air soufflé avec l'air ambiant. Cependant, le jet d'air soufflé à travers la grille ne profite pas de l'effet Coanda qui tend à plaquer le jet d'air contre le plafond et augmente la portée du jet. En effet, le jet d'air diffusé par la grille n'est pas dirigé vers le plafond. Ainsi, ce jet a une faible portée et retombe rapidement vers le sol du fait de la différence de température avec l'air ambiant. Les usagers de la pièce ressentent donc un courant d'air froid. Par ailleurs, US-B-6 004 204 divulgue une buse de soufflage d'air conçue pour favoriser ce phénomène d'induction. Cette buse est logée dans une chambre de mélange d'une unité de conditionnement d'air et permet d'optimiser le mélange entre un flux d'air neuf ou traité, et un flux d'air vicié extrait de la pièce. Plusieurs buses de soufflage peuvent être réparties dans le sens de la largeur de la chambre de mélange ou une seule buse de soufflage allongée peut être utilisée. Cette ou ces buses ont la particularité de comporter un bord de fuite ayant un pourtour avec des courbes, c'est-à-dire ayant des portions arrondies. Dans ce document, les lobes sont agencés en cercle ou en rectangle. Les ventilo-convecteurs comportant une chambre de mélange ne sont pas adaptés aux pièces avec un grand volume puisqu'ils ne permettent pas de débiter un air « mélangé » suffisant au conditionnement de la pièce. En outre, le fait de prévoir une chambre de mélange dans le ventilo-convecteur diminue la compacité de l'appareil. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un dispositif de diffusion comprenant un ou plusieurs inserts lobés, qui favorise l'induction, c'est-à-dire le mélange du jet diffusé avec l'air ambiant, sans que le jet perde de sa portée. A cet effet l'invention concerne un dispositif de diffusion d'un jet d'air, comprenant au moins un insert, qui comprend des lobes de séparation, en deux flux orientés différemment, d'un flux d'air éjecté à travers le dispositif de diffusion, ces lobes délimitant un bord de fuite mince et ondulé. Conformément à l'invention, le dispositif comprend, en outre, au moins deux déflecteurs disposés de part et d'autre de l'insert, qui définissent entre eux un orifice de passage du jet d'air autour de l'insert et qui guident le jet d'air selon une direction prédéterminée. Grâce à l'invention, le flux d'air expulsé par le dispositif est séparé par les lobes de l'insert et la surface de contact entre le jet d'air soufflé et l'air ambiant est démultipliée. Ainsi, la surface d'échange entre le jet soufflé et l'air ambiant est plus importante que pour un jet d'air soufflé en bloc. De plus, le cisaillement du fluide primaire par le bord de fuite ondulé génère des tourbillons longitudinaux supplémentaires. Ces deux phénomènes augmentent le mélange de l'air soufflé avec l'air ambiant. Ce mélange permet d'homogénéiser la température du jet par rapport à celle de l'air ambiant et les utilisateurs ne ressentent pas la sensation d'un courant d'air froid ou chaud. En outre, les déflecteurs orientent le jet d'air dans la direction prédéterminée, ce qui permet de diffuser le jet le long d'une paroi et de profiter de l'effet Coanda. Le jet d'air conserve donc une portée satisfaisante, ce qui permet d'éviter que l'air « chute » trop rapidement en direction des usagers. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un dispositif de diffusion peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Le dispositif est une grille de diffusion, adaptée pour être montée sur une paroi, alors que les déflecteurs sont des ailettes appartenant à la grille. - Chaque insert est disposé en amont par rapport aux ailettes sur le trajet d'écoulement de jet d'air diffusé par la grille. - Les ailettes sont coudées et comportent une partie aval qui s'étend selon la direction prédéterminée. - Les inserts comprennent des moyens d'attache à deux poteaux de la grille. - Les deux déflecteurs sont formés par un panneau diffuseur et une plaque, adaptés pour être montés sur un ventilo-convecteur plafonnier. - Le panneau de diffuseur et la plaque sont agencés pour diffuser le jet d'air dans trois ou quatre directions prédéterminées qui sont coplanaires. - Chaque insert comprend des moyens de fixation au panneau diffuseur. - Les moyens de fixation au panneau diffuseur sont des pattes de fixation, adaptées pour être vissées au panneau. L'invention concerne également un ventilo-convecteur comprenant un dispositif de diffusion tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, de deux modes de réalisation d'un dispositif de diffusion conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en perspective d'un dispositif de diffusion comportant plusieurs ailettes, entre lesquelles sont disposés des inserts, - la figure 2 est une vue en perspective et à plus grande échelle d'un insert de la grille de la figure 1, - la figure 3 est une vue selon la flèche III à la figure 2, - la figure 4 est une vue selon la flèche IV à la figure 3, et - la figure 5 est une coupe partielle selon le plan V à la figure 1. - la figure 6 est une vue partielle en perspective d'un ventilo-convecteur plafonnier, comportant un dispositif de diffusion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 est une vue à plus grande échelle de l'encerclé VII de la figure 6, et La figure 8 est une coupe selon le plan VIII de la figure 7, dans laquelle le ventiloconvecteur est schématiquement représenté en configuration installée dans un faux-plafond. Sur la figure 1 est représenté un dispositif de diffusion 1, qui est une grille. A la figure 1, la grille 1 est représentée vue de l'intérieur de la pièce. En pratique, la grille 1 est adaptée pour être installée dans la partie supérieure d'un mur, c'est-à-dire à proximité du plafond. Cette grille 1 est prévue pour souffler de l'air traité dans une pièce d'un bâtiment, c'est-à-dire que c'est une grille simple flux. La grille 1 peut être montée sur un ventilo- convecteur logé dans une paroi ou directement à l'extrémité d'une gaine raccordée en amont à un ventilo-convecteur. Dans ce dernier cas, la grille 1 est un émetteur statique et le ventilo-convecteur associé en amont peut diffuser de l'air à travers plusieurs émetteurs répartis dans le bâtiment. Dans ce document, les directions « haut », « bas », « supérieure » et « inférieure » doivent être interprétées par rapport à une configuration installée de la grille 1 dans le mur. La grille de ventilation 1 comprend un cadre rectangulaire 2, qui est représenté partiellement à la figure 1 et une série d'ailettes 8, qui sont disposées horizontalement dans le cadre 2 les unes au dessus des autres. Les ailettes 8 sont des déflecteurs qui permettent de diriger l'air soufflé à travers la grille de ventilation 1 selon une direction prédéterminée 4, qui est tournée vers le plafond. En effet, comme visible à la figure 1, les ailettes 8 présentent une forme coudée, avec une partie amont 8a horizontale et une partie aval 8b dirigée selon la direction 4, c'est à direvers le haut. Ainsi, l'air soufflé à travers la grille de ventilation 1 est dirigé en direction du plafond de la pièce et profite de l'effet « Coanda », qui améliore la portée du jet. Des inserts 10 sont disposés entre chaque paire de deux ailettes adjacentes 8. Les ailettes 8 définissent donc entre elles des orifices 010 de passage du jet d'air autour des inserts 10. Sur la figure 1, les inserts 10, le cadre 2 et les ailettes 8 sont représentés partiellement en longueur pour la clarté du dessin. Les inserts 10 sont attachés sur deux poteaux verticaux 4 et 6 du cadre 2. Les inserts 10 ont pour fonction d'augmenter l'induction des jets d'air passant entre les ailettes 8 de la grille 1. Les inserts 10 sont disposés légèrement en amont par rapport aux ailettes 8 sur le trajet d'écoulement d'air soufflé à travers la grille 1, de manière que l'air soufflé à travers la grille 1 est globalement dirigé vers le plafond et profite de l'effet Coanda. Sur la figure 2 est représenté plus en détail un insert 10. Dans la suite de la description seul un insert 10 est décrit puisque les inserts 10 sont tous identiques. L'insert 10 s'étend selon un axe longitudinal X10, qui est une direction horizontale lorsque l'insert est monté dans la grille de ventilation 1. L'insert 10 comprend deux crochets 100 et 102 d'attache aux barres 4 et 6 de la grille 1. L'insert 10 comporte des lobes 108 et 110 qui sont disposés alternativement les uns à la suite des autres le long de l'axe X10, c'est-à-dire que les lobes 108 et 110 sont agencés en ligne droite, ou sur un segment. Les lobes 108 et 110 sont des portions arrondies de l'insert 10 qui sont disposées respectivement au dessus et en dessous d'un plan médian P10 de l'insert 10. Les lobes 108 et 110 ont chacun une concavité tournée vers le plan médian P10. Les lobes 108 et 110 définissent une dentelure régulière et ondulée le long de l'axe X10. Ils délimitent un bord de fuite 106 qui est un bord mince et ondulé. On parle d'un bord « lobé ». Les ondulations du bord de fuite 106 sont identiques et le bord de fuite 106 présente une épaisseur e106 constante sur toute la longueur de l'insert 10. L'épaisseur e106 est de l'ordre de 1 mm, alors que la longueur de l'insert 10, qui dépend des dimensions de la grille 1, est comprise entre 40 et 100 cm. Le bord de fuite 106 comprend des portions arrondies 106a et 106b qui sont respectivement disposées au-dessus et en dessous du plan médian P10. Les portions arrondies 106a et 106b ont un rayon de courbure identique et s'étendent sur environ 180°. Le rayon de courbure des portions 106a et 106b est compris entre 1 mm et 10 mm, notamment de l'ordre de 2 mm. Les portions 106a et 106b sont reliées successivement entre elles par des portions rectilignes 106c, qui sont perpendiculaires au plan médian P10 et sensiblement verticales en configuration installée de l'insert 10 dans la grille 1. L'insert 10 comprend également un bord d'attaque 104, qui est rectiligne et s'étend parallèlement à l'axe longitudinal X10. Le plan P10 est un plan globalement horizontal en configuration installée de la grille 1 dans le mur. Ce plan P10 passe par le bord d'attaque 104 et par le milieu des portions rectilignes 106c. En fonctionnement, l'air est acheminé à partir d'une centrale de ventilation jusqu'à la grille 1. Sur la figure 2, le flux d'air provenant de la centrale de ventilation et débouchant dans la grille 1 est symbolisé par deux flèches F1. En pratique, l'air soufflé à travers la grille 1 est refroidi ou réchauffé au préalable en fonction du type de conditionnement sélectionné, c'est-à-dire climatisation ou chauffage. L'air soufflé à travers la grille 1 présente un écart de température important par rapport à l'air ambiant. Les lobes 108 et 110 délimitent chacun un canal de passage du flux d'air. Ainsi, le flux d'air F1 entrant dans la grille 1 est divisé, ou séparé, par les lobes 108 et 110 de l'insert 10. F2 et F3 désignent respectivement les flux de passage de l'air le long de la paroi interne des lobes 108 et 110. Ici, le côté « intérieur » des lobes 106 et 108 est défini comme le côté tourné vers le plan médian P10. Les flux F2 de passage de l'air dans les canaux des lobes 108 sont dirigés vers le haut alors que les flux F3 de passage de l'air dans les canaux des lobes 110 sont dirigés vers le bas, ce qui permet de séparer en deux le jet d'air éjecté à travers la grille 1. En divisant le flux d'air soufflé par la grille 1, la surface de contact entre le jet d'air soufflé et l'air ambiant est démultipliée et l'air sain se mélange plus facilement avec l'air ambiant. Les inserts 10 améliorent donc l'induction du jet soufflé à travers la grille 1, ce qui permet de réduire l'écart de température entre le jet soufflé et l'air ambiant d'environ 20%. Le jet d'air soufflé à travers la grille est ralenti par l'induction à cause des interactions avec l'air environnant, c'est pourquoi la géométrie de l'insert 10 favorise en réalité l'induction sur une courte distance, comprise entre 5 et 10 cm en sortie de la grille 1. Ainsi, la vitesse du jet n'est que faiblement impactée et le jet conserve une portée satisfaisante. En moyenne, une portée de 4 à 5 m est satisfaisante puisqu'elle permet généralement d'atteindre un mur opposé d'une pièce dans laquelle est installée la grille 1. De cette manière, en mode climatisation, l'air ne « chute » pas trop rapidement en direction du sol avec une température trop froide. Cette portée est d'autant plus importante à atteindre dans le cas où l'air soufflé est réchauffé. En effet, dans ce cas, il est nécessaire de générer un mouvement circulatoire de l'air chaud au sein de la pièce pour éviter une stratification des couches d'air et la formation d'une nappe « chaude » à proximité du plafond. Une telle nappe entrainerait en effet le réchauffement du plafond et, par rayonnement, une sensation de « chaud » indésirable pour les usagers. Par ailleurs, ce type d'insert peut également être intégré à un ventilo-convecteur plafonnier 3, représenté aux figures 6 et 8, qui est adapté pour être logé dans un faux-plafond 5 d'une pièce. Ce type d'appareil est couramment appelé « cassette de diffusion » et comporte une fente de diffusion 30 à travers laquelle l'air est soufflé dans un plan horizontal à proximité du plafond. Cette fente de diffusion est délimitée entre une plaque 322 d'un caisson parallélépipédique et un diffuseur 34. Le panneau diffuseur 34 est disposé en dessous du caisson 32. Le panneau diffuseur 34 et la plaque 322 sont des déflecteurs qui guident le jet d'air soufflé par le ventilo-convecteur 3 selon une direction prédéterminée 4. La direction 4 est une direction horizontale de sorte que l'air diffusé par le ventilo-convecteur 3 « lèche » le plafond. La fente 30 forme un orifice de passage du jet d'air autour de plusieurs inserts 10. Les inserts 10 s'étendent le long de chaque côté de la fente 30. Les inserts 10, le panneau diffuseur 34 et la plaque 322 forment donc ensemble un dispositif de diffusion 1 du ventilo-convecteur 3. Certaines cassettes, dites à « quatre voies », diffusent de l'air dans quatre directions coplanaires opposées deux à deux. Dans ce cas, la fente de diffusion 30 est une fente périphérique rectangulaire. D'autres cassettes, dites à « trois voies », ne diffusent de l'air que dans trois directions coplanaires et la fente ne s'étend que sur trois côtés du caisson. Dans ce cas, la fente de diffusion 30 est en forme de U. Sur la figure 6, F4 et F5 désignent deux directions de diffusion d'un jet d'air. Les inserts 10 sont fixés sur la surface supérieure du panneau 34. Ils comprennent des pattes de fixation 101, qui sont vissées au panneau 34. Les inserts 10 peuvent comprendre des moyens d'attache permettant de les solidariser l'un à l'autre. Il est également possible de réaliser un insert monobloc ayant une forme en U ou rectangulaire en fonction du type de cassette utilisé. En variante, la grille 1 peut être montée au plafond. Les caractéristiques des variantes et modes de réalisation envisagés ci-dessus peuvent être combinées entre elles pour générer de nouveaux modes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS1.- Dispositif de diffusion (1) d'un jet d'air, comprenant : - au moins un insert, qui comprend des lobes (108, 110) de séparation, en deux flux (F2, F3) orientés différemment, d'un flux d'air (F1) éjecté à travers le dispositif de diffusion, ces lobes délimitant un bord de fuite (106) mince et ondulé caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, au moins deux déflecteurs (8 ; 34, 322) disposés de part et d'autre de l'insert (10), qui définissent entre eux un orifice (010 ; 30) de passage du jet d'air autour de l'insert et qui guident le jet d'air selon une direction prédéterminée (4). 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif est une grille de diffusion (1), adaptée pour être montée sur une paroi et en ce que les déflecteurs (8) sont des ailettes appartenant à la grille. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque insert (10) est disposé en amont par rapport aux ailettes (8) sur le trajet d'écoulement de jet d'air diffusé par la grille. 4.- Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les ailettes (8) sont coudées et comportent une partie aval (8b) qui s'étend selon la direction prédéterminée (4). 5.- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les inserts (10) comprennent des moyens (100,102) d'attache à deux tiges (4,6) de la grille (1). 6.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux déflecteurs sont formés par un panneau diffuseur (34) et une plaque (322), adaptés pour être montés sur un ventilo-convecteur (3) plafonnier. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le panneau de diffuseur (34) et la plaque (322) sont agencés pour diffuser le jet d'air dans trois ou quatre directions (F4, F5) prédéterminées qui sont coplanaires. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que chaque insert (10) comprend des moyens de fixation au panneau diffuseur (34). 9.- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation au panneau diffuseur (34) sont des pattes de fixation. (101), adaptées pour être visées au panneau (34). 10.- Ventilo-convecteur caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de diffusion (1) selon l'une des revendications précédentes. 10