Brevet FR3077369A1 — publié le 20190802

Système d'extraction d'air et méthode de contrôle d'un système d'extraction d'air La présente invention concerne un système d'extraction d'air ainsi qu'une méthode de contrôle d'un système d'extraction d'air. Les installations de ventilation (VMC) notamment pour les locaux d'habitation, comprennent des systèmes d'extraction d'air vicié. Ces systèmes incluent des ventilateurs et des bouches d'extraction réparties dans différentes pièces des locaux. Lors du dimensionnement d'une installation de VMC, il est nécessaire de calculer les points de fonctionnement (débit, pression) maximum et minimum de l'installation. La sélection et le réglage du système d'extraction se fait selon le point de fonctionnement maximum. Généralement, la pression diminue avec le débit (système d'extraction non régulé) ou bien alors la pression reste constante lorsque le débit augmente, pour les systèmes d'extraction dits « à courbe plate ». Cependant, le système d'extraction fonctionne la plus grande partie du temps proche de son point minimum. Ainsi, le système d'extraction fonctionne à une pression supérieure à la pression nécessaire au niveau des bouches d'extraction et cela a pour conséquence une consommation électrique plus importante qu'un fonctionnement au point minimum réel. Les solutions proposées actuellement pour réduire la consommation du système d'extraction sont des groupes régulés avec une régulation dite « à courbe montante » où la pression augmente en fonction du débit afin d'être plus proche du besoin réel de l'installation et ainsi réduire la consommation électrique. Une solution idéale consisterait à connaitre à chaque instant l'ouverture et la fermeture des différentes bouches et d'adapter le débit et la pression du groupe d'extraction. Cela est difficile à mettre en oeuvre du fait du nombre important de capteurs nécessaires. Les solutions aujourd'hui existantes « à courbe montante » nécessitent que l'installateur saisisse dans une unité de régulation un certain nombre de paramètres lors de la mise en service du système d'extraction, à savoir : le débit minimal de l'installation (ci-après nommé Qmin), la pression minimale nécessaire au débit minimal (ci-après nommée Pmin), le débit maximal (ci-après nommé Qmax) de l'installation et la pression maximale nécessaire au débit maximal (ci-après nommée Pmax). EP 1 872 061 décrit un tel type de système de régulation. Cependant, l'installateur n'a pas forcément accès à tous ces paramètres. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant un système d'extraction d'air et une méthode de contrôle d'un système d'extraction d'air plus simples et économiques à mettre en oeuvre. 2 A cet effet, l'invention concerne un système d'extraction d'air comprenant un ventilateur, des bouches d'extraction d'air, et une unité de contrôle du ventilateur, adaptée pour piloter la vitesse de rotation du ventilateur selon une loi de fonctionnement donnant la pression fournie par le ventilateur en fonction du débit du système d'extraction d'air. 5 L'unité de contrôle est adaptée pour calculer la loi de fonctionnement selon deux courbes affines passant par au moins trois points incluant un point maximal défini par : - un débit maximal nécessaire au fonctionnement du système, spécifié par un utilisateur via une interface de contrôle de l'unité de contrôle, et une pression maximale devant être fournie par le ventilateur pour le débit maximal, 10 - un point minimal est défini par une pression minimale fixe devant être fournie par le ventilateur et le débit minimal devant être fourni par le système d'extraction, ce débit minimal étant calculé par l'unité de contrôle à partir de la valeur du débit maximal, - un point intermédiaire défini par une pression et un débit intermédiaires compris entre les valeurs de pression et débit minimales et maximales, la pression intermédiaire et 15 le débit intermédiaire étant calculés par l'unité de contrôle à partir des valeurs de pression et de débit des points maximal et minimal. Grâce à l'invention, l'installateur n'a pas l'obligation de paramétrer l'ensemble des points de fonctionnement du système d'extraction, car ceux-ci sont automatiquement calculés par l'unité de contrôle sur la base du point de fonctionnement maximal qui est 20 connu par l'installateur. L'invention concerne également une méthode de contrôle d'un système d'extraction d'air comprenant un ventilateur, des bouches d'extraction d'air, et une unité de contrôle du ventilateur, la méthode de contrôle comprenant une étape consistant à piloter la vitesse de rotation du ventilateur selon une loi de fonctionnement donnant la 25 pression fournie par le ventilateur en fonction du débit du système d'extraction d'air, définie par deux courbes affines passant par au moins trois points comprenant: - un point maximal défini par le débit maximal nécessaire au fonctionnement du système, spécifié par un utilisateur via une interface de contrôle de l'unité de contrôle au démarrage du système d'extraction, et la pression maximale fournie par le ventilateur 30 pour le débit maximal, - un point minimal défini par la pression minimale devant être fournie par le ventilateur et le débit minimal devant être fourni par le système d'extraction, - un point intermédiaire défini par une pression intermédiaire et un débit intermédiaire compris entre les valeurs de pression et débit minimales et maximales. 35 La méthode de contrôle est caractérisée en ce qu'elle comprend également une étape consistant à calculer, au moyen de l'unité de contrôle et à partir de la valeur du 3 débit maximal, la valeur du débit minimal, et à partir des valeurs de débit et de pression des points minimal et maximal, les valeurs de pression et de débit du point intermédiaire. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle méthode de contrôle peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, 5 prises selon toute combinaison techniquement admissible : - Le débit minimal est calculé par l'unité de contrôle en divisant le débit maximal par un coefficient supérieur à 1 déterminé selon des étapes consistant : a) calculer le rapport entre le débit maximal et le débit minimal fixés réglementairement pour chacune des configurations de locaux dont l'air est extrait ; 10 b) sélectionner le plus grand de ces rapports. - La méthode de contrôle comprend une étape supplémentaire consistant à recalculer, au moyen de l'unité de contrôle, la loi de fonctionnement en fonction d'une valeur de débit minimal et de pression minimale déterminées à partir d'une analyse aéraulique du système d'extraction. 15 - Le débit maximal pris en compte pour le calcul du débit minimal et du débit intermédiaire est le débit maximal foisonné. - La pression maximale foisonnée est utilisée pour le calcul de la pression intermédiaire. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus 20 clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un système d'extraction d'air et d'une méthode de contrôle conformes à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'extraction d'air conforme à l'invention implanté dans un bâtiment; 25 - la figure 2 est un graphique présentant des courbes débit-pression illustrant une méthode de contrôle conforme à l'invention. La figure 1 représente un système d'extraction d'air S intégré 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 30 d'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'air 2 qui dirige l'air vicié, selon la flèche FA, vers une centrale de traitement 4 avantageusement située dans une zone technique située sous le toit, en comble, ou sur le 35 toit, en terrasse, de l'immeuble. La centrale de traitement 4 inclut un ventilateur 4 d'extraction 8. La conduite 2 relie ainsi chacune des bouches B à la centrale de traitement 4. Le système d'extraction d'air S participe à la sécurité incendie des locaux L de l'immeuble I. En cas d'incendie, le système d'extraction d'air S permet l'évacuation de la 5 fumée à l'extérieur de l'immeuble I. Dans ce cas, le flux d'air extrait des locaux L est directement évacué à l'extérieur de l'immeuble I par la conduite 6. 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. La centrale de traitement 4 est reliée à une conduite d'évacuation 6 qui donne 10 directement sur l'extérieur du bâtiment. Les bouches B, les conduites 2, 6 et 7 et la centrale de traitement 4 constituent ensemble le système d'extraction d'air S. La centrale de traitement 4 comprend également une unité de contrôle 10 du ventilateur 8, adaptée pour piloter la vitesse de rotation du ventilateur 8 selon une loi de 15 fonctionnement donnant la pression fournie par le ventilateur en fonction du débit du système d'extraction d'air. En d'autres termes, l'unité de contrôle 10 communique au ventilateur 8 par des signaux électriques pour réguler la tension d'alimentation du ventilateur 8 et faire varier la vitesse de rotation de manière à obtenir la pression d'extraction d'air nécessaire. 20 La loi de fonctionnement est définie par deux courbes affines Cl et C2 passant par au moins trois points comprenant un point maximal pM, un point minimal pm et un point intermédiaire pi. Le point maximal pM est défini par le débit maximal Qmax nécessaire au fonctionnement du système d'extraction S, et la pression maximale Pmax fournie par le 25 ventilateur 8 pour le débit maximal Qmax. Le débit maximal Qmax est déterminé à partir du nombre et des types de logements du bâtiment I. Le débit maximal Qmax peut être pris comme la somme de l'ensemble des débits maximaux des bouches B, c'est-à-dire le débit maximal absolu, qui est l'addition des débits des bouches B dans le cas où l'ensemble de celles-ci sont ouvertes à leur ouverture maximale. La pression maximale 30 Pmax est déterminée par une limite haute, généralement fixée par des documents techniques réglementaires, comme un avis technique. Cette limite haute est fixée par la pratique habituelle. A titre d'exemple non limitatif cette limite haute correspondant à Pmax peut être fixée, dans certains cas, à 200Pa. Le point minimal pm est défini par la pression minimale Pmin qui est une valeur 35 fixe, au minimum celle imposée par des documents techniques réglementaires et devant 5 être fournie par le ventilateur 8, et le débit minimal Qmin devant être fourni par le système d'extraction S. La valeur de Pmin peut être, par exemple, de 95 Pa. Le point intermédiaire pi est défini par une pression intermédiaire Pi et un débit intermédiaire Qi qui sont compris entre les valeurs de pression et débit minimales Pmin et 5 Qmin et maximales Pmax et Qmax. Les valeurs de pression et de débit du point intermédiaire pi sont définies par des documents techniques réglementaires avec des relations de calcul utilisant les valeurs maximales et minimales. Par exemple, le débit intermédiaire Qi peut être égal à la moitié de la somme du débit maximal Qmax et du débit minimal Qmin. La pression intermédiaire Pi est généralement supérieure à la moitié 10 de la différence entre Pmax et Pmin. La courbe C définit la plage de fonctionnement du ventilateur 8. La courbe C définit la pression maximale que le ventilateur 8 peut fournir en fonction du débit. L'aire située à gauche de la courbe C représente les valeurs de pression et de débit pour lesquels le ventilateur 8 est capable de fonctionner. 15 La valeur du débit maximal Qmax est généralement connue par l'installateur du système d'extraction S. Celle-ci peut avoir été calculée par une analyse aéraulique du réseau d'extraction. Toutefois, l'installateur ne connait pas forcément la valeur du débit minimal Qmin, car il n'a pas besoin de celle-ci pour choisir le ventilateur utilisé. Afin de permettre la mise en marche du système d'extraction, la valeur du débit minimal Qmin est 20 calculée par l'unité de contrôle 10 à partir de la valeur du débit maximal Qmax. A partir de la valeur de Qmin, l'unité de contrôle 10 calcule également les valeurs de Pi et Qi et calcule les autres points définissant les courbes Cl et C2. L'unité de contrôle 10 comprend à cet effet un microprocesseur et une mémoire. Plus précisément, le débit minimal Qmin est calculé en divisant le débit maximal 25 Qmax par un coefficient K supérieur à 1. Le coefficient K est déterminé selon des étapes consistant à calculer le rapport entre le débit maximal et le débit minimal fixés réglementairement pour chacune des configurations de locaux L dont l'air est extrait, puis à sélectionner le plus grand de ces rapports. Par exemple, les locaux d'habitation sont classés par types en fonction du nombre de pièces, notamment le F2, F3, F4, etc. Les 30 prescriptions techniques réglementaires spécifient des débits maximaux et minimaux pour chacune de ces configurations de locaux. Par exemple si le bâtiment I comprend deux types de locaux L, on obtient deux ratios R1 et R2 définis par: = 35 6 Où Qmaxl et Qmin 1 sont respectivement le débit maximal et minimal pour le premier type de logement L, et Qmax2 et Qmin 2 sont respectivement les débits maximal 5 et minimal pour le second type de logement L. Le coefficient K est donc le plus grand des ratios R1 et R2. L'installateur a donc seulement à spécifier, via une interface de contrôle non représentée de l'unité de contrôle 10, le débit maximal Qmax au démarrage du système d'extraction S. Les pressions Pmax et Pmin peuvent être considérée comme égales 10 respectivement à la limite haute et basse des documents techniques réglementaires. L'algorithme utilisé garantit que le débit minimal calculé Qmin est inférieur au débit minimal réel, car le rapport débit maximal/débit minimal est généralement plus faible que le coefficient K. L'unité de contrôle 10 calcule ensuite les coordonnées du point intermédiaire pi 15 puis les points des courbes Cl et C2. En pratique, une valeur du coefficient K peut être préprogrammée dans l'unité de contrôle 10 en se basant sur la valeur supposée la plus haute du coefficient K pour l'ensemble des types de logements possibles. Plusieurs systèmes de ventilation existent pour un bâtiment. Par exemple des 20 systèmes de ventilation avec une extraction hygrorégulées mais des entrées d'air hygrorégulées ou alors non-hygrorégulées. Dans un tel cas, le coefficient K peut être différent pour ces deux systèmes. Dans cette éventualité, le coefficient K choisi est le plus grand des deux. Si par la suite, l'installateur souhaite modifier le fonctionnement du système 25 d'extraction S à partir d'une nouvelle valeur de Qmin et Pmin déterminées par des simulations aérauliques, l'unité de contrôle 10 peut recalculer la loi de fonctionnement en fonction d'une nouvelle valeur de débit minimal Qmin-corr et de pression minimale Pmincorr. L'installateur spécifie donc la valeur Qmin-corr et Pmin-corr dans une interface de l'unité de contrôle 10 et un algorithme de correction est initié. Cette nouvelle valeur de 30 Qmin-corr et Pmin-corr remplace la valeur Qmin calculée précédemment et Pmin en valeur minimale de référence, et l'unité de contrôle 10 calcule un nouveau point minimum p'm et un nouveau point intermédiaire p'i avec un débit intermédiaire corrigé Qi-corr et une pression intermédiaire corrigée Pi-corr. De nouvelles courbes Cl et C'2 sont déterminées pour former une nouvelle loi de fonctionnement. 35 De la même façon, La pression maximale Pmax peut être ajustée suite à une analyse aéraulique. 7 Pour les débits inférieurs à Qmin et supérieurs à Qmax, la loi de fonctionnement est à pression constante : la pression reste respectivement égale à Pmin ou à Pmax. Selon une variante non représentée de l'invention, le débit maximal pris en compte peut être le débit maximal foisonné Qmax-fois, c'est-à-dire une fraction du débit maximal 5 Qmax de la somme de l'ensemble des débits maximaux des bouches B. Comme la configuration dans laquelle l'ensemble des bouches B sont à leur ouverture maximale ne survient qu'exceptionnellement et que le débit maximal réel est généralement inférieur à Qmax, on utilise pour déterminer la loi de fonctionnement le débit maximal foisonné Qmax-fois, et la pression maximale foisonnée correspondante Pmax-fois. Pmax-fois est 10 définie comme la pression nécessaire à l'obtention du débit maximal foisonné Qmax-fois. Dans ce cas, l'unité REVENDICATIONS1. Système d'extraction d'air (S) comprenant un ventilateur (8), des bouches d'extraction d'air (B), et une unité de contrôle (10) du ventilateur (8), adaptée pour piloter la vitesse de rotation du ventilateur (8) selon une loi de fonctionnement donnant la pression (P) fournie par le ventilateur (8) en fonction du débit (Q) du système d'extraction d'air (S), caractérisé en ce que l'unité de contrôle (10) est adaptée pour calculer la loi de fonctionnement selon deux courbes affines (C1, C2) passant par au moins trois points incluant: - un point maximal (pM) défini par un débit maximal (Qmax, Qmax-fois) nécessaire au fonctionnement du système, spécifié par un utilisateur via une interface de contrôle de l'unité de contrôle (10), et une pression maximale (Pmax, Pmax-fois) devant être fournie par le ventilateur pour le débit maximal, - un point minimal (pm) défini par une pression minimale (Pmin) fixe devant être fournie par le ventilateur et le débit minimal (Qmin) devant être fourni par le système d'extraction, ce débit minimal (Qmin) étant calculé par l'unité de contrôle (10) à partir de la valeur du débit maximal (Qmax), - un point intermédiaire (pi) défini par une pression (Pint) et un débit (oint) intermédiaires compris entre les valeurs de pression et débit minimales et maximales, la pression intermédiaire (Pint) et le débit intermédiaire (oint) étant calculés par l'unité de contrôle (10) à partir des valeurs de pression et de débit des points maximal (pM) et minimal (pm). 2. Méthode de contrôle d'un système d'extraction d'air (S) comprenant un ventilateur (8), des bouches d'extraction d'air (B), et une unité de contrôle (10) du ventilateur (8), comprenant une étape consistant à piloter la vitesse de rotation du ventilateur (8) selon une loi de fonctionnement donnant la pression (P) fournie par le ventilateur (8) en fonction du débit (Q) du système d'extraction d'air (S), définie par deux courbes affines (C1, C2) passant par au moins trois points comprenant: - un point maximal (pM) défini par le débit maximal (Qmax, Qmax-fois) nécessaire au fonctionnement du système, spécifié par un utilisateur via une interface de contrôle de l'unité de contrôle (10) au démarrage du système d'extraction (S), et la pression maximale (Pmax, Pmax-fois) fournie par le ventilateur (8) pour le débit maximal, - un point minimal (pm) défini par la pression minimale (Pmin) devant être fournie par le ventilateur (8) et le débit minimal (Qmin) devant être fourni par le système d'extraction (S), 9 - un point intermédiaire (pi) défini par une pression intermédiaire (Pint) et un débit intermédiaire (oint) compris entre les valeurs de pression et débit minimales et maximales, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape consistant à calculer, au moyen de 5 l'unité de contrôle (10) et à partir de la valeur du débit maximal (Qmax, Qmax-fois), la valeur du débit minimal (Amin), et à partir des valeur de débit et de pression des points minimal (pm) et maximal (pM), les valeurs de pression (Pint) et de débit (oint) du point intermédiaire (pi). 10 3. Méthode de contrôle selon la revendication 2, caractérisée en ce que le débit minimal (Amin) est calculé par l'unité de contrôle (10) en divisant le débit maximal (Qmax, Qmax-fois) par un coefficient (K) supérieur à 1 déterminé selon des étapes consistant : a) calculer le rapport entre le débit maximal et le débit minimal fixés réglementairement pour chacune des configurations de locaux dont l'air est extrait ; 15 b) sélectionner le plus grand de ces rapports. 4. Méthode de contrôle selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une étape supplémentaire consistant à recalculer, au moyen de l'unité de contrôle (10), la loi de fonctionnement en fonction d'une valeur de débit minimal (Qmin- 20 corr) et de pression minimale (Pmin-corr) déterminées à partir d'une analyse aéraulique du système d'extraction (S). 5. Méthode de contrôle selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le débit maximal pris en compte pour le calcul du débit minimal (Amin) et du débit 25 intermédiaire (oint) est le débit maximal foisonné (Qmax-fois). 6. Méthode de contrôle selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la pression maximale foisonnée (Pmax-fois) est utilisée pour le calcul de la pression intermédiaire (Pint). 30 35