Brevet FR3156889A1 — publié le 20250620

La présente invention concerne une installation (I) de déshumidification et de traitement de l’air d’un bâtiment (B) comportant : - une entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT) et une sortie d'air soufflé (SAS) ; - une entrée d'air repris (EAR) et une sortie (SAR) caractérisée par le fait qu’elle comporte : - une première veine de circulation d’air (V1) avec au moins un dispositif de filtration dudit air neuf (F1, F2), le premier échangeur (10) d’un dispositif (1) d’échange de chaleur, et au moins un ventilateur (T1) ; - une deuxième veine de circulation d’air (V2) avec au moins un dispositif de filtration (F3) dudit air repris, au moins un ventilateur (T3), le second échangeur (11) dudit dispositif (1), l’évaporateur d’au moins un circuit thermodynamique (3,4), et au moins un ventilateur (T3). Figure 1 Installation de déshumidification et de traitement de l’air d’un bâtiment abritant un bassin contenant de l’eau, tel qu’une piscine DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention se rapporte à une installation de déshumidification et de traitement de l’air d’un bâtiment abritant un bassin contenant de l’eau, tel qu’une piscine. ETAT DE LA TECHNIQUE Les technologies de pompe à chaleur thermodynamique à haute efficacité énergétique pour des applications de déshumidification, existent depuis longtemps. Le présent déposant propose du matériel permettant d’assurer cette fonction technique. Il s’agit de matériel reconnu pour ses performances, et dont la technologie est maitrisée. Les bâtiments abritant des piscines font partie des bâtiments les plus énergivores, tant pour le chauffage de l’air, pour la déshumidification de celui-ci, que pour le chauffage de l’eau des bassins de piscine. La viabilité financière d’une piscine est directement liée à sa consommation énergétique, qui constitue un poste prépondérant de charges. La plupart des piscines municipales sont en effet en déficit, et ce, en grande partie, en raison de ces dépenses importantes. En outre, la déshumidification d’une piscine et le traitement de l’air du local ou des locaux qui l’abrite est critique pour assurer la santé des baigneurs et visiteurs. En effet, les émanations de gaz toxiques pour l’homme lié à l’usage du chlore imposent des contraintes très poussées sur le traitement de l’air. Enfin, pour préserver le bâtiment et le confort des occupants (nageurs, personnel et spectateurs), le couple température / humidité de l’air doit être maitrisé. Les installations qui abritent une piscine au sens large (c'est-à-dire un bassin artificiel destiné à la natation, à la plongée, à des activités ludiques, à des exercices médicaux ou paramédicaux) sont très exigeantes sur le matériel énergétique. La topologie des matériels de déshumidification historiquement fabriqués par le présent déposant est basée sur une déshumidification principalement gérée par la thermodynamique uniquement. La gestion de l’air neuf (c'est-à-dire de l’air nouvellement introduit dans l’installation) est uniquement utilisée pour traiter la toxicité de l’air ambiant, notamment chargé de gaz trichloramine. Ces systèmes présentent une efficacité reconnue mais des optimisations sont possibles selon les deux axes suivants : - Maximisation du temps de fonctionnement des compresseurs ; - Apport d’air neuf plus important pour traiter massivement l’air ambiant, associé à de la récupération de calories, laquelle est adaptée à un taux important d’air neuf pour permettre la déshumidification en fonction des conditions extérieures au bâtiment. La solution proposée jusqu’ici consiste à un système qui intègre quatre fonctions bien distinctes : - une première fonction de traitement de l’air neuf, qui permet de maximiser la qualité de l’air ambiant et d’assurer la déshumidification de l’air d’une grande partie des besoins du bâtiment. - une deuxième fonction de récupération massive de calories à partir de l’air destiné à être rejeté à l’extérieur, pour préchauffer l’apport important d’air neuf. - une troisième fonction de régulation permettant le pilotage du système complet et en cohérence, en vue de maximiser les performances de déshumidification, de qualité d’air et d’énergie. - une quatrième fonction thermodynamique de déshumidification en détente directe d’une partie de l’air repris du bâtiment et réinjecté dans le celui-ci ou une quatrième fonction thermodynamique de récupération massive de calories sur l’air rejeté à l’extérieur, à destination du préchauffage des bassins et/ou de l’air ambiant. Actuellement, sur le marché, ces quatre fonctions sont intégrées dans des matériels distincts, lesquels fonctionnent chacun en autonomie et séparément. La fonction de déshumidification thermodynamique existante est basée sur des technologies de récupération sur une boucle d’eau intermédiaire, ce qui rend sa mise en œuvre complexe et ajoute des rendements intermédiaires d’échangeurs. Cela réduit donc les performances globales de l’ensemble. De plus, des tels matériels occupent une place non négligeable, ce qui est difficilement compatible avec la relative exiguïté des locaux techniques destinés à les recevoir. L’invention se propose de pallier les problèmes énoncés ci-dessus, à savoir : - multiplicité des matériels à mettre en œuvre pour assurer les différentes fonctions - complexité de mise en œuvre ; - performances énergétiques perfectibles ; - défaut de compacité rendant difficile l’intégration dans des locaux techniques exigus. PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, la présente invention propose une installation de déshumidification et de traitement de l’air d’un bâtiment abritant un bassin contenant de l’eau tel qu’une piscine, comprenant : - d'une part une entrée d'air neuf provenant de l'extérieur dudit bâtiment, ainsi qu'une sortie d'air soufflé en direction dudit bâtiment ; - d'autre part une entrée d'air repris provenant dudit bâtiment et une sortie de l’air repris en direction de l’extérieur dudit bâtiment, caractérisée par le fait qu’elle comporte : - une première veine de circulation d’air avec, d’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre ladite entrée d'air neuf provenant de l'extérieur dudit bâtiment et ladite sortie d'air soufflé en direction dudit bâtiment, au moins un dispositif de filtration dudit air neuf, le premier échangeur d’un dispositif d’échange de chaleur, et au moins un ventilateur de soufflage ; - une deuxième veine de circulation d’air avec, d’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre ladite entrée d’air repris et ladite sortie d’air repris en direction de l’extérieur dudit bâtiment, au moins un dispositif de filtration dudit air repris, au moins un ventilateur de reprise, le second échangeur dudit dispositif d’échange de chaleur, l’évaporateur d’au moins un circuit thermodynamique, et au moins un ventilateur. Grâce à la solution de l’invention et en termes de compacité, les différentes fonctions interconnectées les unes aux autres permettent de gagner de la place et, ainsi, de faciliter la mise en place de l’installation même dans des locaux exigus, tels que les locaux techniques qui équipent les piscines. En termes de coût et simplicité de mise en œuvre, cette installation est particulièrement adaptée, car elle est du type « plug and play ». En termes de performances énergétiques, le traitement de la déshumidification par l’air neuf implique de quantités massives d’air neuf. Cet apport permet en outre d’assurer une excellente qualité d’air intérieur et nécessite un volume important d’air extrait du bâtiment. La fonction thermodynamique permet de récupérer les calories sur l’air extrait pour chauffer continuellement l’eau des bassins dont les besoins sont constants. Dans une variante, une fonction complémentaire permet également de restituer les calories sur l’air via la même boucle d’eau. Ceci permet de réduire les besoins de gaz pour préchauffer la batterie de récupération sur l’air. Par ailleurs, le compresseur est dimensionné sur sa pleine puissance de fonctionnement sans marche /arrêt, de sorte qu’il n’y a donc pas de pertes par effet transitoire. Enfin, un seul automate est en mesure de piloter toutes les fonctions, ce qui maximalise la cohérence et les économies d’énergie. par une gestion précise de l’apport d’air neuf et de la récupération d’énergie. 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 : - elle comporte une veine supplémentaire de bypass qui comporte une entrée connectée à la deuxième veine de circulation d’air, entre ledit au moins un ventilateur de reprise et le deuxième échangeur de ladite batterie de récupération enthalpique à deux échangeurs, ainsi qu’une sortie connectée à la première veine de circulation d’air, entre le premier échangeur de ladite batterie de récupération enthalpique à deux échangeurs et ledit au moins un ventilateur de soufflage, entre cette entrée et cette sortie étant monté un registre conformé pour être soit ouvert soit fermé, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air ; - ledit dispositif d’échange de chaleur est choisi dans le groupe formé par : une batterie de récupération enthalpique, un échangeur à plaques, à roue ou à caloduc ; - ladite deuxième veine de circulation d’air est équipée de un à cinq évaporateurs qui font partie chacun intégrante d’un des circuits thermodynamiques ; - l’un des dits évaporateurs est pourvu d’un registre conformé pour être soit ouvert soit fermé, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air ; - ladite entrée d’air neuf, ladite sortie d'air soufflé en direction dudit bâtiment, ainsi que ladite sortie de l’air repris en direction de l’extérieur dudit bâtiment sont pourvues de registres indépendants conformés pour être soit ouverts soit fermés, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air ; - au moins desdits registres est motorisé ; - le condenseur dudit au moins un circuit thermodynamique est connecté à une boucle de circulation d’eau du bâtiment pour préchauffer l’eau de la piscine qu’il renferme ou des sanitaires dont il est équipé ; - ladite boucle de circulation d’eau comporte un échangeur de chaleur placé au sein de ladite une première veine de circulation d’air, en aval dudit premier échangeur et en amont dudit au moins un ventilateur de soufflage. 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, des modes de réalisation possibles. Sur ces dessins : La FIG. 1 est une vue très schématique d'une première forme de réalisation de l’installation selon la présente invention ; La FIG. 2 est une vue très schématique d'une deuxième forme de réalisation de l’installation selon la présente invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION A la FIG. 1 est représentée très schématiquement une installation I conforme à un premier mode de réalisation de la présente invention. Sur cette figure, on a référencé EXT l’extérieur d’un bâtiment B qui abrite un bassin contenant de l’eau, tel qu’une piscine PS. L’installation I est par exemple mise en place dans un local technique qui est intégré dans le bâtiment B ou qui jouxte ce dernier. Dans une variante, cette installation I est positionnée sur le toit du bâtiment B ou à l'extérieur, par exemple sur un parking. On a respectivement référencé EAN, SAS, EAR et SAR, l’entrée d’air neuf provenant de l’extérieur EXT à l’intérieur de l’installation I, la sortie d’air soufflé de l’installation I vers l’intérieur du bâtiment B, l’entrée d’air repris du bâtiment B vers l’intérieur de l’installation I et la sortie d’air repris à l’extérieur EXT de l’installation I. L’installation intègre une première veine de circulation d’air V1 qui s’étend entre l’entrée EAN et la sortie SAS. D’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre cette entrée d'air neuf EAN et la sortie d'air soufflé SAS, l’installation comprend un registre R1 optionnel et de préférence motorisé, qui est conformé pour être soit ouvert, soit fermé, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air, au moins un dispositif de filtration dudit air neuf F1, F2, le premier échangeur 10 d’une batterie 1 de récupération enthalpique à deux échangeurs, et au moins un ventilateur de soufflage T1, ainsi qu’un registre R2 optionnel et de préférence motorisé. En lieu et place de la batterie 1 de récupération enthalpique à deux échangeurs, on pourrait avoir affaire à un échangeur à plaques, à roue ou à caloduc. Ainsi, l’air qui entre dans l’installation I est d’abord filtré par les dispositifs F1 et F2, dans le but de le débarrasser de particules polluantes, notamment de tailles différentes. Ici sont représentés deux filtres. Dans une variante, on pourrait faire usage d’un seul filtre ou d’un nombre supérieur à deux. En aval des deux filtres F1 et F2 est prévu, dans le sens de circulation de l’air, le premier échangeur 10 d’une batterie 1 de récupération enthalpique. Le second échangeur 11 de cette batterie est placé au sein d’une deuxième veine de circulation d’air V2, sur laquelle on reviendra plus loin dans la description. Lorsque le système de récupération du circuit est un récupérateur enthalpique à eau, à l’intérieur de ces deux échangeurs 10 et 11 circule de l’eau via une canalisation 12 formant une boucle, laquelle est couplée à une pompe de circulation non représentée. En aval de l’échangeur 10, toujours au sein de la veine de circulation V1, sont prévus un ventilateur de soufflage T1, de préférence à débit fixe, ainsi qu’un registre R2 optionnel, et de préférence motorisé. L’installation intègre une deuxième veine de circulation d’air V2 qui s’étend entre la sortie EAR et la sortie SAR. D’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre cette entrée d'air EAR repris du bâtiment B et la sortie d'air repris SAR vers l’extérieur EXT, cette deuxième veine de circulation d’air V2 comporte au moins un dispositif de filtration F3 de l’air repris, par exemple du même type que les filtres F1 et F2, au moins un ventilateur de reprise T3, ainsi que le second échangeur 11 de ladite batterie 1 de récupération enthalpique commentée plus haut. En aval de l’échangeur 11 est monté un ventilateur de soufflage T3 ainsi que, de manière optionnelle, un registre R5, de préférence motorisé. Sur le parcours de l’air entre l’échangeur 11 et le ventilateur de soufflage T3 sont montés les évaporateurs 30 et 40 de deux circuits thermodynamiques indépendants l’un de l’autre, référencés 3 et 4. Juste en amont de l’évaporateur 40 est monté un registre R4 qui, lorsqu’il est fermé, permet d’orienter le flux d’air uniquement vers les évaporateurs 30 du circuit 3. Dans un mode de réalisation non représenté ici, on pourrait avoir affaire à seulement un circuit thermodynamique ou, au contraire, à un nombre compris entre trois et cinq. L’homme du métier comprend que ce nombre est déterminé notamment par la taille de chaque circuit et de la quantité de chaleur à récupérer sur la veine V1. Les deux condenseurs à eau des circuits 3 et 4 sont référencés 31 et 41, tandis que leurs tuyauteries respectives sont référencées 32 et 42. Au nombre de deux dans l’exemple décrit ici, leur nombre peut aller de 1 à 5 en fonction des besoins du bâtiment. Chaque condenseur 31 et 41 est relié à une boucle de circulation d’eau B1, respectivement B2 du bâtiment B, pour préchauffer par exemple l’eau de la piscine qu’il renferme, ou l’eau des sanitaires dont il est équipé. L’installation de la FIG. 1 comporte également une troisième veine optionnelle, qui constitue une veine de bypass V3. Son entrée est connectée à la deuxième veine de circulation d’air V2, entre le ventilateur de reprise T2 et l’échangeur 11. Sa sortie est quant à elle connectée à la première veine de circulation d’air V1, entre le premier échangeur 10 de ladite batterie 1 de récupération enthalpique, et le ventilateur T1. Sur cette veine est monté un registre R4, de préférence motorisé. On décrit ci-après le traitement de l’air au sein de l’installation de la FIG. 1 . Après avoir été filtré par les filtres F1 et F2, l’air sec et frais, qui rentre dans la veine V1 via l’entrée EAN, est considérablement préchauffé en traversant l’échangeur 10 de la batterie 1. Cet air est ensuite mélangé avec de l’air issu de la veine de bypass V3, puis est soufflé via la sortie SAS, à l’intérieur du bâtiment B, par exemple à une température de l’ordre de 34°C. L’air chaud et humide qui circule dans le bâtiment B est repris dans la veine V2 via l’entrée EAR. Une partie de cet air est acheminée, via le ventilateur de reprise T3, en direction de l’échangeur 11. Au contact de cet échangeur froid, l’air chaud et humide perd une partie de ses calories et les transfert au fluide qui circule dans les évaporateurs de chaque circuit thermodynamique 3 et 4. Enfin, l’air plus frais qui a traversé l’échangeur 11 est évacué vers l’extérieur EXT via la sortie SAR. Au sein de la veine V2, on est largement en excédent de chaleur sur l’air, de sorte que l’échange de calories qui se fait via les circuits 3 et 4 contribue très largement au préchauffage de l’eau de la piscine ou des installations sanitaires dont le bâtiment B est équipé. L’autre partie de l’air repris du bâtiment B est dirigée dans la veine de bypass V3, et est réinjectée dans la veine V1 pour réchauffer l’air rentrant dans le bâtiment B. Dans cette installation, on note d’emblée l’interconnexion et la synergie entre les différents équipements, dans la mesure la récupération de calories sur l’air repris permet de préchauffer l’air neuf au sein de la veine V1. La variante de réalisation illustrée très schématiquement à la FIG. 2 reprend l’architecture et les équipements de la première variante de la FIG. 1 . Dans ces conditions, seront décrits ci-après seulement les équipements additionnels de cette variante. En pratique, la différence entre le mode de de réalisation de la FIG. 1 et celui de la FIG. 2 réside en premier lieu dans le fait que seul un 31 des condenseurs des circuits thermodynamiques 3 et 4 est relié à la boucle d’eau B1. En revanche, le second condenseur 41 est en relation d’échange thermique avec un échangeur 2, auquel il est relié par des canalisations 21, au sein d’une boucle B3. Cet échangeur 2 est disposé au sein de la veine V1, juste en amont du ventilateur T1, ce qui contribue à faire augmenter la température de l’air neuf, avant qu’il ne soit soufflé à l’intérieur du bâtiment B, via la sortie SAS. Aussi bien pour la première que la deuxième variante de réalisation, un seul et même automate programmable est configuré pour piloter tous les équipements de l’installation, maximisant ainsi la cohérence et les économies d’énergie par une gestion précise de l’apport d’air neuf et de la récupération d’énergie. Installation (I) de déshumidification et de traitement de l’air d’un bâtiment (B) abritant un bassin (PS) contenant de l’eau tel qu’une piscine, comprenant : - d'une part une entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B), ainsi qu'une sortie d'air soufflé (SAS) en direction dudit bâtiment (B) ; - d'autre part une entrée d'air repris (EAR) provenant dudit bâtiment (B) et une sortie de l’air repris (SAR) en direction de l’extérieur (EXT) dudit bâtiment (B), caractérisée par le fait qu’elle comporte : - une première veine de circulation d’air (V1) avec, d’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre ladite entrée d'air neuf (EAN) provenant de l'extérieur (EXT) dudit bâtiment (B) et ladite sortie d'air soufflé (SAS) en direction dudit bâtiment (B), au moins un dispositif de filtration dudit air neuf (F1, F2), le premier échangeur (10) d’un dispositif d’échange de chaleur (1), et au moins un ventilateur de soufflage (T1) ; - une deuxième veine de circulation d’air (V2) avec, d’amont en aval en suivant le cheminement de l’air entre ladite entrée d’air repris (EAR) et ladite sortie d’air repris (SAR) en direction de l’extérieur (EXT) dudit bâtiment (B), au moins un dispositif de filtration (F3) dudit air repris, au moins un ventilateur de reprise (T2), le second échangeur (11) dudit dispositif d’échange de chaleur (1), l’évaporateur d’au moins un circuit thermodynamique (3,4), et au moins un ventilateur (T3). Installation (I) selon la revendication 1, caractérisés par le fait qu’elle comporte une veine supplémentaire de bypass (V3) qui comporte une entrée connectée à la deuxième veine de circulation d’air (V2), entre ledit au moins un ventilateur de reprise (T2) et le deuxième échangeur (11) de ladite batterie (1) de récupération enthalpique à deux échangeurs, ainsi qu’une sortie connectée à la première veine de circulation d’air (V1), entre le premier échangeur (10) de ladite batterie (1) de récupération enthalpique à deux échangeurs et ledit au moins un ventilateur de soufflage (T1), entre cette entrée et cette sortie étant monté un registre (R4) conformé pour être soit ouvert soit fermé, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que ledit dispositif d’échange de chaleur (1) est choisi dans le groupe formé par : une batterie de récupération enthalpique, un échangeur à plaques, à roue ou à caloduc. Installation (I) selon l’une des revendication 1 à 3, caractérisée par le fait que ladite deuxième veine de circulation d’air (V2) est équipée de un à cinq évaporateurs (30,40) connectés chacun à un circuit thermodynamique (3,4). Installation (I) selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l’un des dits évaporateurs (30,40) est pourvu d’un registre (R5) conformé pour être soit ouvert soit fermé, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air. Installation (I) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite entrée d’air neuf (EAN), ladite sortie d'air soufflé (SAS) en direction dudit bâtiment(B), ainsi que ladite sortie de l’air repris (SAR) en direction de l’extérieur (EXT) dudit bâtiment (B) sont pourvues de registres indépendants (R1, R2, R3) conformés pour être soit ouverts soit fermés, et ainsi permettre la circulation d'air, respectivement empêcher la circulation d'air. Installation (I) selon l’une des revendications 2, 5 ou 6, caractérisée par le fait qu’au moins desdits registres (R1-R5) est motorisé. Installation (I) selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée par le fait le condenseur (31,41) dudit au moins un circuit thermodynamique (3,4) est connecté à une boucle de circulation d’eau (B1,B2) du bâtiment pour préchauffer l’eau de la piscine qu’il renferme ou des sanitaires dont il est équipé. Installation (I) selon la revendication 8, caractérisée par le fait que ladite boucle de circulation d’eau (B1,B2) comporte un échangeur de chaleur (2) placé au sein de ladite une première veine de circulation d’air (V1), en aval dudit premier échangeur (10) et en amont dudit au moins un ventilateur de soufflage (T1).