Brevet FR3076601A1 — publié le 20190712

SYSTEME DE TRAITEMENT DE L'AIR POUR UN BATIMENT OU NAVIRE La présente invention concerne les systèmes et procédés de traitement de l'air pour des bâtiments et navires. Par « bâtiment » on désigne un immeuble d'habitations, de commerces et/ou de bureaux. La ventilation des bâtiments peut se faire de diverses façons. On connaît notamment des systèmes décentralisés où de multiples ouvertures permettent de faire rentrer de l'air via des unités de ventilation forcée. D'autres installations de ventilation reposent sur des unités centralisées recevant de l'air d'un ou plusieurs points d'aspiration et le redistribuant dans le bâtiment par un réseau de conduits de distribution. Enfin, certains systèmes reposent sur la convection naturelle, grâce à des ouvertures pilotables qui sont par exemple actionnées en fonction de la température. Tous ces systèmes connus ne cherchent pas à contrôler précisément la qualité de l'air intérieur. Le brevet FR 3 002 026 décrit un système de régulation thermique multizone comportant une unité de prétraitement de l'air par dessiccation et une pluralité d'unités de post-traitement de l'air pour le refroidir en l'humidifiant, afin de fournir à plusieurs zones du bâtiment de l'air à des températures et humidité relatives distinctes. Un tel système ne modifie pas la composition chimique de l'air, si ce n'est sa teneur en vapeur d'eau. Le brevet US 6 711 470 divulgue un système adaptable à une installation de climatisation d'une enceinte pour surveiller et ajuster la qualité de l'air intérieur. Ce système comporte des capteurs disposés de façon à détecter la présence de contaminants potentiellement dangereux dans l'air intérieur, tels que des composés COV, de l'ozone ou de l'oxyde d'azote, et en cas de détection positive, de pouvoir effectuer une action correctrice, comportant l'introduction d'air neuf prélevé à l'extérieur dans l'enceinte. Des capteurs sont également présents pour s'assurer que l'air extérieur introduit ne comporte pas lui-même certains polluants que l'on cherche à éviter. Un tel système n'est pas prévu pour délivrer un air de composition prédéfinie dans le bâtiment, mais simplement vise à 2 renouveler de façon automatique l'air intérieur lorsque l'on détecte des polluants au sein de celui-ci. Le brevet US 4 850 264 décrit un système pour maintenir la qualité de l'air dans des conditions prédéfinies à l'intérieur d'un bâtiment. Ce dernier est maintenu sous une 5 légère surpression du fait de l'admission d'air extérieur en une quantité suffisante. Un réseau de capteurs surveille la qualité de l'air au sein du bâtiment, notamment sa température, son humidité et sa teneur en particules et autres polluants. Lorsque la qualité de l'air fluctue hors de limites prédéfinies dans une zone, l'air est renouvelé sélectivement dans cette zone grâce à l'actionnement de clapets appropriés. 10 Le brevet US 5 042 997 divulgue un système de contrôle de l'environnement intérieur d'un bâtiment visant à éviter à ses occupants de subir des conditions extrêmes de température, humidité, pollution et variations barométriques. Ce système comporte une unité de conditionnement d'air capable de pressuriser l'intérieur du bâtiment, et une unité de purification de l'air, comportant divers filtres pour piéger, adsorber ou absorber les polluants 15 du flux d'air le traversant. L'unité de purification d'air peut notamment comporter des filtres à charbon actif et un système à précipitation électrostatique. Des capteurs vérifient la pureté de l'air délivré. Ce document ne cherche qu'à purifier l'air entrant, sans pour autant chercher à modifier autrement sa composition. Il existe un besoin pour améliorer encore le confort des personnes occupant 20 des bâtiments, en agissant sur la qualité de l'air à l'intérieur du bâtiment. L'invention vise à répondre à ce besoin en proposant un système de traitement de l'air pour un bâtiment ou navire, comportant : Au moins une unité centralisée de traitement de l'air, agencée pour délivrer un air purifié dont la composition présente des caractéristiques prédéfinies, 25 au moins une unité de post-traitement, alimentée en air prétraité délivré par l'unité centralisée, et adaptée à appliquer un post-traitement autre qu'un seul traitement thermique ou d'humidification, visant à modifier la composition de cet air de façon à obtenir une qualité d'air prédéfinie. L'invention permet, grâce à la présence d'au moins une unité centralisée de 30 traitement de l'air, de purifier celui-ci de façon poussée à un coût acceptable de par le dimensionnement de celle-ci à l'échelle du bâtiment. 3 Ensuite, l'air ainsi dépollué, qui présente une qualité prédéfinie, est traité de façon à adapter sa qualité finale à ce qui est recherché, à l'aide d'un post-traitement pouvant modifier sa composition. L'invention exploite le fait que les bâtiments modernes se comportent de plus en 5 plus comme des enceintes étanches vis-à-vis de l'air extérieur, et qu'il devient ainsi plus facile d'agir rapidement et durablement sur la qualité de l'air intérieur, car les fuites d'air intérieur vers l'extérieur sont maîtrisées. Par « qualité de l'air » il faut comprendre l'ensemble de ses composants, incluant tous les composés gazeux ou particulaires susceptibles de se trouver à l'état dispersé dans 10 l'air qui est inhalé. Ladite qualité d'air prédéfinie délivrée par le système selon l'invention est par exemple caractéristique de celle que l'on rencontre typiquement dans au moins un lieu sur terre, notamment en montagne ou au bord de la mer. Le fait de fournir une qualité d'air prédéfinie à l'intérieur du bâtiment, et de faire évoluer le cas échéant celle-ci en fonction de 15 scenarii prédéterminés, de préférence en temps réel, notamment de façon automatique, peut permettre d'améliorer la santé, le dynamisme et/ou la productivité des occupants du bâtiment ou navire. L'unité de post-traitement peut être locale, et de préférence le système comporte alors plusieurs unités de post-traitement locales associées à une même unité centralisée de 20 prétraitement. Ces unités locales sont par exemple chacune dédiées à un logement correspondant ou à une surface de bureaux situés à un même étage du bâtiment. De préférence, le système comporte un moyen de sélection permettant de modifier le post-traitement appliqué. Ce moyen de sélection est par exemple agencé pour permettre à un utilisateur d'effectuer une sélection entre au moins deux qualités d'air 25 susceptibles d'être délivrées. Par exemple, l'utilisateur peut activer ou non le post- traitement. L'utilisateur peut encore régler l'intensité du post-traitement, ou choisir entre deux post-traitements différents. Le moyen de sélection peut être situé localement, c'est-à-dire dans l'enceinte où l'air post-traité est délivré, et l'unité de post-traitement associée peut être commandée par ce 30 moyen de sélection local. En variante, le pilotage du ou des unités de post traitement est centralisé, depuis le bâtiment ou un site extérieur au bâtiment. 4 Les au moins deux qualités d'air sélectionnables précitées différent entre elles par exemple par la teneur en au moins un composé injecté par l'unité de post-traitement. Ce composé est par exemple choisi parmi des composés non odorants, notamment l'oxygène, ou des composés odorants, en une teneur détectable ou non par un nez humain. 11 est par 5 exemple choisi parmi les composés iodés ou les matières biologiques, notamment les micro- organismes. Le post-traitement peut encore comporter la génération d'ions négatifs. Ainsi, l'air peut être post-traité par exemple par ajout de dioxygène dans certaines conditions, par exemple en fonction de l'activité des occupants de l'immeuble ou de la détection de certains polluants dans l'air intérieur, par exemple du dioxyde de carbone, 10 de façon à compenser l'effet néfaste potentiel de ces polluants. Le post traitement peut encore comporter l'ajout en une quantité variable d'ions négatifs, en fonction par exemple des conditions météorologiques extérieures ; ainsi, en cas de fortes pluies après un orage, l'air est généralement naturellement riche en ions négatifs et l'introduction par le post-traitement d'ions négatifs additionnels est inutile. Par contre, en 15 cas de temps chaud et orageux, l'adjonction d'ions négatifs peut contribuer à améliorer le confort des occupants. Dans certains cas, on peut donner à l'air une senteur particulière, connue pour être stimulante, par exemple rappeler l'air marin, iodé. L'unité de post-traitement peut comporter un logement de réception d'une 20 cassette de post-traitement, à travers laquelle l'air provenant de l'unité centralisée est dirigé. Cette cassette peut comporter un filtre de pouvoir de filtration supérieur à celui de l'unité centralisée et/ou renfermer au moins un composé volatile qui diffuse dans l'air traversant la cassette. Le cas échéant, l'unité de post-traitement comporte un organe de réglage qui permet de sélectionner la fraction de l'air entrant dans l'unité de post-traitement 25 qui est dirigée vers la cassette. Le post-traitement appliqué ou applicable peut dépendre de la température et/ou de la composition de l'air sortant de l'unité de prétraitement. Par exemple, si cet air est humide du fait de l'humidité de l'air extérieur, le post-traitement appliqué évitera d'apporter encore de l'humidité à l'air et sera limité à un post- 30 traitement compatible avec un taux d'humidité élevé. Si la température de l'air délivré par l'unité de prétraitement est élevée, le post-traitement peut être sélectionné parmi ceux considérés comme compatibles avec une telle température. En cas d'air fortement pollué par 5 des polluants saisonniers, des pollens par exemple, ou des particules fines ou oxydes d'azote en cas d'épisode de pollution lié à une absence de vent, le post-traitement peut comporter une filtration additionnelle qui n'est ainsi mise en oeuvre que temporairement. Le post-traitement peut comporter une dessiccation de l'air, de façon par exemple à empêcher le 5 développement d'acariens. Le post-traitement appliqué peut être adapté automatiquement au cours du temps, notamment en temps réel, en fonction de la composition de l'air délivré par l'unité centralisée de prétraitement, de manière à tenir compte d'une variation dans les caractéristiques de l'air délivré à l'unité de post-traitement. 10 Le système peut comporter un dispositif de contrôle pour agir, notamment de façon automatique, selon au moins un scénario prédéfini, sur le post-traitement appliqué, en fonction d'au moins un paramètre lié par exemple à une activité dans le bâtiment et/ou à la composition de l'air intérieur dans au moins une zone du bâtiment et/ou de la composition de l'air extérieur. 15 Le système peut comporter plusieurs unités, notamment locales, de post- traitement reliées à une même unité centralisée de prétraitement, et pouvant être commandées en parallèle, notamment pour délivrer un air de même qualité, ou de façon individuelle pour délivrer des airs dont la qualité est personnalisée en fonction de l'emplacement dans le bâtiment. 20 L'unité centralisée peut être agencée pour créer une surpression dans les locaux du bâtiment ou navire où l'air post-traité est délivré. En variante, l'unité centralisée est agencée pour ne pas modifier sensiblement la pression de l'air dans les locaux du bâtiment ou navire où l'air post-traité est délivré, en jouant sur les quantités d'air entrant et sortant du bâtiment. 25 Le débit d'air traité par l'unité de prétraitement peut être supérieur à plusieurs centaines, voire milliers de m3/h. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un bâtiment ou navire équipé d'un système de traitement de l'air selon l'invention, tel que défini ci-dessus. L'invention a encore pour objet un procédé de traitement de l'air d'un bâtiment 30 ou d'un navire, notamment à l'aide d'un système tel que défini ci-dessus, comportant les étapes consistant à: 6 - Prétraiter l'air à l'aide d'au moins une unité centralisée de prétraitement de l'air, de manière à délivrer en sortie de l'unité centralisée un air purifié dont la composition présente des caractéristiques prédéfinies, - post-traiter l'air délivré par ladite unité centralisée à l'aide d'au moins une unité 5 de post-traitement, le post-traitement appliqué étant autre qu'un seul traitement thermique et/ou d'humidification et permettant de modifier la composition de cet air d'une façon prédéfinie. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, d'exemples non limitatifs de mise en oeuvre de celle-ci, et à l'examen du dessin 10 annexé, sur lequel : - la figure 1 représente un premier exemple de système de traitement selon l'invention, - la figure 2 représente un deuxième exemple de système de traitement selon l'invention, et 15 - la figure 3 représente de façon schématique un exemple d'unité locale de post- traitement. On a représenté schématiquement à la figure 1 un exemple de réalisation d'un système 10 de traitement de l'air selon l'invention, comportant une unité centralisée 11 de prétraitement de l'air et au moins une unité 12 de post-traitement de l'air délivré par l'unité 20 11 en amont. Le système 10 équipe par exemple un immeuble d'habitations collectives, de bureaux et/ou de commerces. En fonction de la taille du bâtiment, celui-ci comporte une ou plusieurs unités centralisées, qui opèrent indépendamment ou non, étant par exemple chacune spécifique à une partie du bâtiment. 25 Le système 10 comporte un dispositif de contrôle informatique 13 qui gère son fonctionnement, ce dispositif 13 comportant par exemple un automate spécialisé ou un micro-ordinateur et permettant par exemple de contrôler en temps réel la qualité de l'air intérieur. L'unité de prétraitement 11 prélève l'air extérieur en un ou plusieurs points de 30 prélèvement 14. La qualité de cet air peut être analysée à l'aide d'un ou plusieurs capteurs 15, sensibles par exemple à certains polluants tels que le dioxyde d'azote, le monoxyde de 7 carbone, les COV, les particules fines, le CO2, entre autres, et/ou à certains composés qui entrent dans sa composition, tels que le dioxygène ou le diazote. L'air entrant subit dans l'unité 11 un ensemble d'opérations de dépollution, notamment de piégeage, absorption, adsorption et/ou de transformation chimique, parmi 5 lesquelles on peut citer une précipitation électrostatique des particules, une photo-catalyse de polluants sur un substrat tel que des nanoparticules de dioxyde de titane, exposé à un rayonnement UV, un lavage de l'air dans une tour par un flux d'une solution contentant un ou plusieurs composés tels que de la potasse par exemple, et une filtration mécanique par un ou plusieurs filtres de pouvoir de filtration croissant, par exemple allant jusqu'à de la 10 filtration HEPA, de EH) à U17 selon la norme NFEN 1822 :2009. L'intensité de la dépollution peut être pilotée par le dispositif de contrôle 13 à partir des mesures effectuées par les capteurs 15 de qualité de l'air extérieur ainsi qu'en aval de l'unité 11. Le prétraitement par l'unité 11 peut ou non modifier la composition chimique de 15 la fraction gazeuse de l'air qui est traité. Par exemple, le prétraitement peut ne comporter qu'un piégeage des particules de l'air, sans modifier la composition gazeuse de l'air. En variante, le prétraitement comporte un traitement qui modifie la composition gazeuse de l'air, par exemple en adsorbant certains polluants volatiles sur des charbons actifs. La qualité de l'air dépollué en sortie de l'unité 11 peut être analysée par un ou 20 plusieurs capteurs 16, afin par exemple de vérifier le bon fonctionnement de l'unité 11 et adapter en temps réel certains paramètres de filtration en fonction par exemple des variations de la qualité de l'air entrant. L'air peut subir, notamment en amont ou en aval de l'unité 11, un traitement thermique visant à le refroidir, le dessiquer, le réchauffer et/ou l'humidifier. 25 L'air subit également un post traitement dans une unité 12 pour modifier sa composition et obtenir un air de qualité prédéfinie, choisie pour contribuer au bien-être des occupants du bâtiment. Ce post-traitement peut comporter ou non un traitement de dépollution additionnel. Le post-traitement peut comporter l'introduction d'un composé non présent dans l'air délivré par l'unité de prétraitement 11, par exemple d'iode, ou enrichir la 30 teneur en un composé déjà présent dans l'ait délivré par l'unité de prétraitement 11, par exemple le dioxygène, ou enlever un composé tel que de la vapeur d'eau, pour assécher l'air. 8 Lors de l'introduction d'un composé non présent dans l'air extérieur, cette introduction peut se faire à des doses extrêmement faibles, pour obtenir des concentrations comparables à celles que l'on peut naturellement rencontrer en certains lieux de la planète. Le même air post traité peut être délivré à plusieurs zones du bâtiment par un 5 réseau de conduits respectifs, par exemple des gaines métalliques ou en matière plastique. Un ou plusieurs capteurs 19 peuvent être disposés dans le bâtiment, le cas échéant, pour analyser l'air constituant l'environnement intérieur de celui-ci et en informer le dispositif de contrôle 13, afin par exemple d'agir sur la puissance de ventilation des locaux lorsqu'un polluant intérieur est détecté. 10 Le système 10 peut comporter une interface 20 comportant un moyen de sélection de la qualité de l'air délivré par l'unité de post-traitement 12. Par exemple, il est possible de modifier le post-traitement appliqué en fonction des desiderata des occupants du bâtiment et/ou des conditions atmosphériques et/ou d'autres paramètres, tels que par exemple l'activité au sein du bâtiment, selon des scenarii 15 prédéterminés. On peut par exemple faire varier le taux de dioxygène injecté la nuit pour des logements d'habitation, on la senteur de l'air au cours de la journée. Le post-traitement appliqué peut être temporaire, de façon à éviter de diffuser inutilement un composé odorant compte-tenu de la saturation rapide des récepteurs olfactifs. En variante, le post-traitement est appliqué de façon permanente. 20 Dans la variante de la figure 2, le système 10 comporte une unité centralisée 11 de prétraitement de l'air pour le dépolluer, et plusieurs unités locales de post-traitement 12 pour lui conférer une qualité spécifique dans la zone du bâtiment desservie par l'unité locale respective. Ces unités de post-traitement 12 sont reliées à l'unité centralisée 11 par des conduits respectifs, lesquels peuvent comporter des portions communes et des ramifications. 25 Dans ce cas, il est possible d'avoir des qualités d'air différentes dans plusieurs zones distinctes du bâtiment. Chaque logement peut par exemple choisir une qualité d'air. Par exemple, les occupants d'un logement peuvent décider en réglant l'unité locale 12 correspondante d'assécher l'air en leur absence pour éviter le développement des acariens, en raison d'allergies. D'autres peuvent décider en réglant différemment l'unité locale 12 30 d'enrichir l'air en oxygène lors d'un évènement où de nombreuses personnes sont présentes. D'autres peuvent encore essayer de lutter contre le décalage horaire en délivrant un air plus stimulant, enrichi en iode. 9 Le cas échéant, des moyens de sélection 25 peuvent être disposés dans chacune de ces zones pour permettre de sélectionner une qualité d'air parmi plusieurs. En variante, la sélection de la qualité de l'air délivrée par les unités de post-traitement 12 est centralisée. D'une façon générale, aussi bien pour l'exemple de la figure 1 que celui de la 5 figure 2, le post- traitement vise à modifier la composition de l'air pour se rapprocher d'une composition prédéfinie connue pour ses effets sur le bien-être des personnes qui le respirent. Par exemple, il peut s'agir de se rapprocher d'une composition d'air connue pour être vivifiante, par exemple un air alpin ou marin, ou enrichie en certains composés connus pour exercer une action bénéfique sur l'homme. 10 Le post-traitement peut ainsi faire intervenir un ou plusieurs injecteurs 27 d'un ou plusieurs composés entrant dans la composition de l'air, tel que du dioxygène par exemple, ou présent dans certaines ambiances, marine par exemple, tels que des composés iodés. Le post-traitement peut se faire par exemple à l'aide d'un réservoir d'un gaz tel 15 que le dioxygène, et d'un système de vannes permettant de régler son injection dans le flux d'air traversant une unité de post-traitement 12, ou d'un système à cassette 30 tel qu'illustré très schématiquement à la figure 3. Un tel système comporte un boîtier 31 dans lequel est reçue une cassette amovible 30 permettant de faire diffuser dans l'air qui le traverse une ou plusieurs substances 20 imprégnant par exemple un substrat poreux. Le cas échéant, un bypass 34 permet de régler la quantité d'air passant dans la cassette et la modification de l'air qui en résulte. Le substrat comporte par exemple un composé iodé qui peut être libéré en de très faibles quantités dans l'air quand celui-ci circule à travers la cassette. Le dispositif de contrôle 13 peut, le cas échéant, piloter en parallèle les unités de 25 post-traitement 12 pour obtenir des qualités d'air prédéfinies dans chacune des zones respectives du bâtiment desservies par ces unités de post-traitement. Le fait que l'unité de prétraitement 11 délivre un air dont la qualité est connue de façon précise simplifie le post-traitement, car connaissant la qualité de l'air qui alimente l'unité de post traitement 12, on peut facilement connaître la qualité de l'air en sortie de 30 l'unité de post-traitement. On peut ainsi s'affranchir, si on le souhaite, de capteurs additionnels en sortie de l'unité de post-traitement 12 pour régler la qualité d'air délivrée dans le bâtiment. 10 L'invention permet ainsi de disposer d'un système permettant de filtrer l'air et de le dépolluer et de créer une composition chimique désirée sur les points par lesquels l'air est distribué dans le bâtiment, selon les scenarii désirés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple qui vient d'être décrit. 5 Par exemple, elle peut s'appliquer à un navire de croisière. On peut encore associer à la distribution d'une qualité d'air prédéfinie une température d'éclairage REVENDICATIONS1. Système (10) de traitement de l'air pour un bâtiment ou navire, comportant : - Au moins une unité centralisée (11) de traitement de l'air, agencée pour délivrer un air purifié dont la composition présente des caractéristiques prédéfinies, - au moins une unité de post-traitement (12), alimentée en air prétraité délivré par l'unité centralisée (11) et adaptée à appliquer un post-traitement autre qu'un seul traitement thermique ou d'humidification, visant à modifier la composition de cet air de façon à obtenir une qualité d'air prédéfinie. 2. Système selon la revendication 1, ladite qualité d'air prédéfinie étant caractéristique de celle que l'on rencontre typiquement dans au moins un lieu sur terre, notamment en montagne ou au bord de la mer. 3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, l'unité de post-traitement (12) étant locale. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un moyen de sélection permettant de modifier le post-traitement appliqué. 5. Système selon la revendication 4, le moyen de sélection étant agencé pour permettre à un utilisateur d'effectuer une sélection entre au moins deux qualités d'air. 6. Système selon la revendication 5, le moyen de sélection (25) étant situé localement dans l'enceinte où l'air post-traité est délivré et l'unité de post-traitement associée étant commandée par le moyen de sélection local. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, deux qualités d'air sélectionnables différant entre elles par la teneur en au moins un composé injecté par l'unité de post-traitement. 8. Système selon la revendication précédente, ledit au moins un composé étant choisi parmi des composés non odorants, notamment l'oxygène. 9. Système selon l'une des revendications 7et 8, ledit au moins un composé étant choisi parmi les composés odorants, en une teneur détectable ou non par un nez humain. 10. Système selon la revendication 9, ledit au moins un composé étant choisi 30 parmi les composés iodés. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le post-traitement comportant la génération d'ions négatifs. 12 12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité de post-traitement (12) comportant un logement de réception d'une cassette (31) de post-traitement, à travers laquelle l'air provenant de l'unité centralisée est dirigé. 13. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le post-5 traitement appliqué étant adapté automatiquement au cours du temps de manière à tenir compte d'une variation dans les caractéristiques de l'air délivré à l'unité de post-traitement. 14. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant plusieurs unités (12), notamment locales, de post-traitement reliées à une même unité centralisée (11) de prétraitement, et pouvant être commandées en parallèle, notamment 10 pour délivrer un air de même qualité, ou de façon individuelle pour délivrer des airs dont la qualité est personnalisée en fonction de l'emplacement dans le bâtiment. 15. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'unité centralisée (11) étant agencée pour créer une surpression dans les locaux du bâtiment ou navire où l'air post-traité est délivré. 15 16. Bâtiment ou navire équipé d'un système de traitement de l'air selon l'une quelconque des revendications précédentes. 17. Procédé de traitement de l'air d'un bâtiment ou d'un navire, notamment à l'aide d'un système tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 15, comportant les étapes consistant à: 20 - Prétraiter l'air à l'aide d'au moins une unité centralisée (11) de prétraitement de l'air, de manière à délivrer en sortie de l'unité centralisée un air purifié dont la composition présente des caractéristiques prédéfinies, - post-traiter l'air délivré par ladite unité centralisée (11) à l'aide d'au moins une unité de post-traitement (12), le post-traitement appliqué étant autre qu'un seul 25 traitement thermique ou d'humidification et permettant de modifier la composition de cet air d'une façon prédéfinie.