Brevet FR3133903A1 — publié le 20230929

L’ invention se rapporte à une installation de conditionnement d'air d'un bâtiment (B), qui comporte une enceinte (1), laquelle comprend : - une entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT), ainsi qu'une entrée d'air repris (EAR) provenant dudit bâtiment (B), lesquelles forment un premier groupe ; - une sortie d'air (SAB) en direction de l'intérieur (INT), ainsi qu'une sortie d'air (SAE) en direction de l'extérieur (EXT), lesquelles forment un second groupe, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre : - un ensemble de capteurs (C) de température et un capteur d’hygrométrie ; - entre les premier et second groupes, un dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3) et un échangeur thermodynamique air/air réversible (4) conformé pour fonctionner en refroidissement ou en réchauffage de température ; - des moyens pour piloter le fonctionnement de l'un ou l'autre des dispositif (3) et échangeur (4), soit leur mise hors service. Figure 1 Installation de conditionnement d'air d'un bâtiment, procédé de pilotage de cette installation, programme et mémoire d'ordinateur pour sa mise en œuvre DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte principalement à une installation de conditionnement d'air (c'est-à-dire de climatisation, à savoir de chauffage et de rafraichissement) d'un bâtiment et à un procédé de pilotage de cette installation. Elle concerne également un programme et une mémoire d'ordinateur pour la mise en œuvre de ce procédé. ETAT DE LA TECHNIQUE La technologie de pompe à chaleur thermodynamique à haute efficacité énergétique existe depuis longtemps. Elle est performante et maîtrisée. Par ailleurs, le refroidissement de l'air par évaporation d’eau (adiabatique) est également un principe connu et largement répandu. L’air à traiter traverse un média saturé d’eau, conçu pour maximiser la surface et le temps de contact entre l’air et l’eau. Lors du contact, l’air, qui est moins chargé en eau que la couche d’air saturée entourant la pellicule d’eau du média, va créer un phénomène d’évaporation nécessitant de l’énergie. L’air va céder cette énergie sous forme de calorie : il y a donc un refroidissement. Une telle technologie peut être mise en œuvre selon une intégration en : - Direct : l’air qui passe dans le média est directement soufflé dans un bâtiment. Cette configuration présente l’avantage de maximiser l’utilisation du principe adiabatique (ce qui signifie que l’intégralité du froid généré est exploitée) mais, en revanche, on injecte un air chargé en humidité dans le bâtiment. De plus, on doit faire face à des complexités techniques à intégrer pour garantir l’absence de contamination de l’air (risque de légionellose notamment) et l’absence d’entrainement d’eau dans le bâtiment. - Indirect : l’air qui passe dans le média est repris du bâtiment (c'est-à-dire qu'il provient du bâtiment), se refroidit et passe dans un échangeur intermédiaire qui transmet les frigories à l’air traité. Cette technologie procure moins de rendement de froid, mais présente des avantages conséquents, à savoir qu'il permet de supprimer les problèmes évoqués plus haut, liés à la contamination et l’entrainement d’eau. Ces technologies sont largement reconnues et industrialisées. Le traitement/rafraichissement/chauffage de l’air est un des premiers postes de consommation énergétique. Il représente en effet environ 30% de la consommation totale d’un bâtiment. Les réglementations auxquelles sont soumises les bâtiments imposent des réductions de consommation de 50% dans les prochaines années, de sorte que toutes les solutions d’optimisation des techniques actuelles, de même que de nouvelles technologies, sont à étudier. L’efficacité du système adiabatique présenté plus haut est lié aux caractéristiques de l’air entrant. En effet, plus l’air est humide, moins la capacité de rafraichissement est importante et intéressante. Il est donc impossible de garantir un rafraichissement pendant toute la période d’été. De plus, en fonction de la destination du bâtiment (type de produits qui y sont stockés, procédés industriels qui y sont mis en œuvre, vitres réfrigérées, etc.), une augmentation trop importante de l’hygrométrie en ambiance, c'est-à-dire dans le bâtiment, peut être préjudiciable. La solution adiabatique directe, intégrée seule, peut être performante, mais est limitée à certaines applications et certaines conditions extérieures. La présente invention vise à apporter une solution à cette problématique de réduction de la consommation d'énergie par le biais de l’association de la technologie thermodynamique et de l’adiabatique direct, association qui permet d’offrir les bénéfices environnementaux liés au principe de l'adiabatique avec la garantie de tenue de confort ambiant, et ce, quelques soient les conditions météorologiques extérieures. L’objectif est ici de maximiser l’utilisation de l’adiabatique direct (haut rendement) en décalant, voire même en évitant complétement, le passage en mode climatisation (technologie thermodynamique) par l’activation d'un compresseur. PRESENTATION DE L'INVENTION Cet objectif est atteint selon l'invention grâce à une installation de conditionnement d'air d'un bâtiment, qui comporte une enceinte, laquelle comprend : - d'une part une entrée d'air neuf provenant de l'extérieur dudit bâtiment, ainsi qu'une entrée d'air repris provenant dudit bâtiment, lesquelles forment ensemble un premier groupe ; - d'autre part une sortie d'air en direction de l'intérieur dudit bâtiment, ainsi qu'une sortie d'air en direction de l'extérieur dudit bâtiment, lesquelles forment ensemble un second groupe, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre : - un ensemble de capteurs de température et un capteur d’hygrométrie comprenant à minima un capteur de la température et un capteur d’hygrométrie qui règne à l'extérieur dudit bâtiment et un capteur de la température et d’hygrométrie qui règne à l'intérieur dudit bâtiment ; - entre ledit premier groupe et ledit second groupe et dans le sens de circulation de l'air entre ladite première entrée d'air neuf provenant de l'extérieur dudit bâtiment et ladite sortie d'air en direction de l'intérieur dudit bâtiment, un dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau et un échangeur thermodynamique air/air réversible conformé pour fonctionner en refroidissement ou en réchauffage de température ; - des moyens conformés pour, en fonction des mesures effectuées par lesdits capteurs, piloter soit le fonctionnement de l'un ou l'autre des dispositifs de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau et échangeur thermodynamique, soit leur mise hors service. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de cette installation, prises seules ou selon une combinaison techniquement compatible d'au moins deux d'entre elles : lesdites deux entrées formant ledit premier groupe sont pourvues de registres conformés pour être soit ouverts soit fermés, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air au travers desdites entrées ; ladite enceinte renferme un filtre d'air qui est positionné entre ladite première entrée d'air neuf provenant de l'extérieur dudit bâtiment et ledit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau. Il est également atteint grâce à un procédé de pilotage de l'installation, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : - déterminer une température de consigne Tconsigne à l'intérieur dudit bâtiment à ne pas dépasser ; - mesurer en continu ou de manière intermittente la température et hygrométrie à l'intérieur du bâtiment ; - dès que ladite température mesurée à l'intérieur dudit bâtiment est égale à une température dite d'activation Tactivation, cette température d'activation étant inférieure à ladite température de consigne Tconsigne, piloter la mise en route et le fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau ; - dès que ladite température mesurée à l'intérieur dudit bâtiment est égale ou supérieure à ladite température de consigne Tconsigne, piloter l'arrêt dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau, ainsi que la mise en route et le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique en mode rafraichissement d'air. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de ce procédé, prises seules ou selon une combinaison techniquement compatible d'au moins deux d'entre elles : il comporte une étape de mesure de l'hygrométrie de l'air intérieur et que, dans l'hypothèse où cette hygrométrie dépasse un seuil de référence, on se limite à piloter la mise en route et le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique, c'est-à-dire sans mettre en route ledit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau ; dès lors que la température à l'extérieur ou à l’intérieur du bâtiment dépasse au moins un seuil prédéfini un jour donné J1, on alloue à ce jour J1 le statut "canicule" et que, au moins le jour suivant J2, on pilote la mise en route et l’anticipation du fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau dès lors que la température à l'intérieur du bâtiment dépasse une température prédéterminée dite température de canicule Tcanicule, laquelle est inférieure à ladite température d'activation Tactivation ; lorsque la température mesurée à l'extérieur du bâtiment est inférieure à ladite température de consigne Tconsigne, on pilote à la fois l'entrée d'air extérieur et d'air repris dans ladite enceinte et on active le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique en mode chauffage ; lors du fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau, on mesure la température et l'hygrométrie de l'air extérieur et de l'air présent au voisinage de ladite entrée d'air repris provenant dudit bâtiment et que l'on fait rentrer dans ladite enceinte soit de l'air neuf provenant de l'extérieur, soit de l'air repris du bâtiment, en fonction desdites mesures de température et d'hygrométrie. Grâce à cette installation et à ce procédé, on parvient à minimiser la consommation énergétique globale de l'installation via une source vertueuse (l’eau) tout en garantissant le respect de consignes de températures. L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des caractéristiques ci-dessus, lorsqu’il est exécuté sur un calculateur tel qu’un automate programmable ou un ordinateur. Elle concerne aussi une mémoire d’ordinateur dans laquelle est stocké un programme d’ordinateur, ledit programme comportant des instructions de code qui permettent à une machine de mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des caractéristiques précédentes, quand ce programme est exécuté par ladite machine. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible. Sur ces dessins : est une vue très schématique d'une installation au sein de laquelle le procédé selon l'invention est susceptible d'être mis en œuvre, et plus particulièrement destinée à illustrer un premier mode de fonctionnement de l'installation ; est une vue analogue à la , destinée à illustrer un autre mode de fonctionnement de l'installation ; est une vue analogue à la , destinée à illustrer encore un autre mode de fonctionnement de l'installation ; est une vue analogue à la , destinée à illustrer un quatrième mode de fonctionnement de l'installation. Installation (I) de conditionnement d'air d'un bâtiment (B), qui comporte une enceinte (1), laquelle comprend : d'une part une entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B), ainsi qu'une entrée d'air repris (EAR) provenant dudit bâtiment (B), lesquelles forment ensemble un premier groupe ; d'autre part une sortie d'air (SAB) en direction de l'intérieur (INT) dudit bâtiment (B), ainsi qu'une sortie d'air (SAE) en direction de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B), lesquelles forment ensemble un second groupe, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre : un ensemble de capteurs (C) de température et un capteur d’hygrométrie comprenant à minima un capteur de la température et un capteur d’hygrométrie qui règne à l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B) et un capteur de la température et d’hygrométrie qui règne à l'intérieur (INT) dudit bâtiment (B) ; entre ledit premier groupe et ledit second groupe et dans le sens de circulation de l'air entre ladite première entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B) et ladite sortie d'air (SAB) en direction de l'intérieur (INT) dudit bâtiment (B), un dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3) et un échangeur thermodynamique air/air réversible (4) conformé pour fonctionner en refroidissement ou en réchauffage de température ; des moyens conformés pour, en fonction des mesures effectuées par lesdits capteurs (C), piloter soit le fonctionnement de l'un ou l'autre des dispositifs de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3) et échangeur thermodynamique (4), soit leur mise hors service. Installation (I) selon la revendication 1, caractérisée par le fait lesdites deux entrées (EAN, EAR) formant ledit premier groupe sont pourvues de registres (R) conformés pour être soit ouverts soit fermés, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air au travers desdites entrées. Installation (I) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ladite enceinte (1) renferme un filtre d'air (2) qui est positionné entre ladite première entrée (EAN) d'air neuf provenant de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B) et ledit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3). Procédé de pilotage de l'installation (I) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : déterminer une température de consigne Tconsigne à l'intérieur (INT) dudit bâtiment (B) à ne pas dépasser ; mesurer en continu ou de manière intermittente la température et hygrométrie à l'intérieur (INT) du bâtiment (B) ; dès que ladite température mesurée à l'intérieur dudit bâtiment est égale à une température dite d'activation Tactivation, cette température d'activation étant inférieure à ladite température de consigne Tconsigne, piloter la mise en route et le fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3) ; dès que ladite température mesurée à l'intérieur (INT) dudit bâtiment est égale ou supérieure à ladite température de consigne Tconsigne, piloter l'arrêt dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3), ainsi que la mise en route et le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique en mode rafraichissement d'air (4). Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comporte une étape de mesure de l'hygrométrie de l'air intérieur (INT) et que, dans l'hypothèse où cette hygrométrie dépasse un seuil de référence, on se limite à piloter la mise en route et le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique (4), c'est-à-dire sans mettre en route ledit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3). Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que dès lors que la température à l'extérieur (EXT) ou à l’intérieur (INT) du bâtiment dépasse au moins un seuil prédéfini un jour donné J1, on alloue à ce jour J1 le statut "canicule" et que, au moins le jour suivant J2, on pilote la mise en route et l’anticipation du fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3) dès lors que la température à l'intérieur (INT) du bâtiment (B) dépasse une température prédéterminée dite température de canicule Tcanicule, laquelle est inférieure à ladite température d'activation Tactivation. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que, lorsque la température mesurée à l'extérieur (EXT) du bâtiment (B) est inférieure à ladite température de consigne Tconsigne, on pilote à la fois l'entrée d'air extérieur et d'air repris dans ladite enceinte (1) et on active le fonctionnement dudit échangeur thermodynamique (4) en mode chauffage. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé par le fait que, lors du fonctionnement dudit dispositif de rafraichissement d'air à ruissellement d'eau (3), on mesure la température et l'hygrométrie de l'air extérieur (EXT) et de l'air présent au voisinage de ladite entrée d'air repris (EAR) provenant dudit bâtiment (B) et que l'on fait rentrer dans ladite enceinte soit de l'air neuf provenant de l'extérieur (EXT), soit de l'air repris du bâtiment (B), en fonction desdites mesures de température et d'hygrométrie. Programme d'ordinateur comportant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 4 à 8, lorsqu'il est exécuté sur un calculateur tel qu'un automate programmable ou un ordinateur. Mémoire d’ordinateur dans laquelle est stocké un programme d’ordinateur, ledit programme comportant des instructions de code qui permettent à une machine de mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une des revendications 4 à 8, quand ce programme est exécuté par ladite machine.