Brevet FR3162075A1 — publié le 20251114

Ce brevet décrit un système d'extraction d'air stato-dynamique pour bâtiments [Fig 1], utilisant des moteurs électriques à courant continu sans balais (moteurs EC) pour une meilleure efficacité énergétique. Il intègre des capteurs avancés tels que des anémomètres, des sondes de température, et un capteur de CO2, permettant un ajustement dynamique de la ventilation en fonction des conditions environnementales et de la qualité de l'air intérieur. Le système comprend également une armoire électronique avec écran tactile pour un contrôle facile et une connectivité sans fil pour la surveillance à distance. Cette invention offre une solution avancée pour l'amélioration de la qualité de l'air intérieur et l'efficacité énergétique dans les bâtiments. Système d'Extracteur d'air Stato-Dynamique avec Moteurs EC et Capteurs Intégrés La présente invention se situe dans le domaine des systèmes de ventilation et d'extraction d'air. Elle concerne spécifiquement un dispositif extracteur naturelle d'air hybride FIG. 1 , destiné à l'évacuation de gaz ou de fumées. Cette invention est particulièrement adaptée pour une utilisation avec des cheminées ou des sorties de ventilation ayant un axe orienté principalement verticalement, et trouve son application dans diverses structures de bâtiments, telles que des habitations résidentielles, des entrepôts, des usines, ou tout autre environnement nécessitant une évacuation contrôlée de l'air vicié et/ou des produits de combustion. Le système naturelle hybride d'extraction vise à améliorer l'efficacité de l'évacuation, tout en réduisant la nécessité d'entretien et en surmontant les limitations techniques des systèmes d'extraction existants. Dans l'état actuel de la technique, comme illustré par les brevets FR2892499 et FR2781278, des aspirateurs existent sous forme de tourelles composées d’une turbine et d’un moteur asynchrone disposés dans leur partie supérieure. Ledit moteur asynchrone, dans ces systèmes, entraîne la turbine, créant ainsi une dépression dans le conduit d’évacuation et facilitant l’évacuation des gaz, fumées et autres substances similaires. Ces extracteurs sont composés d’un capteur de position face à la turbine, qui permet de détecter le passage des pales de cette dernière. Ce capteur joue un rôle crucial en transmettant un signal indiquant l’arrêt de la rotation de la turbine lorsque le passage des pales n’est pas détecté. Ce signal est alors relayé à un module de commande central, qui, en réponse, commande l'arrêt des moteurs de plusieurs extracteurs d'air dynamiques appartenant à la même installation de ventilation. Cette fonctionnalité permet aux extracteurs de basculer en mode statique en cas de besoin. Cependant, ce système préexistant n'est pas sans défauts. L'un des principaux inconvénients concerne la maintenance régulière requise par le capteur de position et les défis supplémentaires que son emplacement et son montage imposent sur l’extracteur. Ce capteur, étant exposé à la fumée et à l'air vicié, peut rencontrer des difficultés dans la détection précise du passage des pales, affectant son efficacité. De plus, le capteur étant un élément additionnel non lié au moteur, il augmente la complexité globale de l'extracteur, tant en termes de montage que d'entretien. Un autre inconvénient notable de ce système réside dans la technologie des moteurs utilisés et dans la complexité accrue de leur contrôle de vitesse. Bien que l'ajout de variateurs de fréquence aux moteurs à courant alternatif permette de fournir un couple régulier à basse vitesse et une maîtrise totale de la vitesse du moteur jusqu'à sa capacité nominale, cette méthode induit néanmoins des pertes en qualité de puissance. Les entraînements à fréquence variable, tout en améliorant le contrôle de la vitesse, sont susceptibles de dégrader la qualité de l'alimentation électrique. Les moteurs AC peuvent avoir des pertes d'énergie plus importantes, en particulier lorsqu'ils sont utilisés avec des variateurs de fréquence. Ces pertes peuvent se manifester sous forme de déperditions thermiques, réduisant l'efficacité globale du moteur. Un autre inconvénient, l'utilisation de variateurs de fréquence ou d'autres systèmes de contrôle pour ajuster la performance des moteurs AC peut entraîner un coût initial plus élevé. Pour résoudre ces problématiques, l'invention s'oriente vers l'intégration de solutions moteurs plus sophistiquées. Elle suggère l'utilisation de moteurs électriques à courant continu sans balais (moteurs EC), accompagnés de technologies de capteurs de dernière génération. Ces moteurs EC se distinguent par leur conception synchrone à commutation électronique, éliminant ainsi les pertes de performance associées au glissement caractéristique des moteurs asynchrones. Cette technologie augmente l'efficacité sur un spectre élargi de vitesses. Dans ces moteurs, le rotor est pourvu d'aimants permanents et le stator fonctionne grâce à une commutation électronique, le tout étant contrôlé par un microcontrôleur sophistiqué. Cette configuration permet une meilleure gestion de la vitesse et du couple, tout en réduisant la consommation énergétique et en améliorant la fiabilité du système. L'innovation présentée intègre l'usage d'anémomètres et de sondes de température pour effectuer une surveillance continue et précise des conditions environnementales extérieures, dont la vitesse du vent et la température. Cette intégration est essentielle pour le réglage dynamique de la vitesse des moteurs à courant continu sans balais (EC) en fonction des changements environnementaux. Les anémomètres, en mesurant la vitesse du vent, fournissent des données qui peuvent influencer la performance du système d'extraction. Par exemple, une vitesse de vent élevée peut nécessiter une réduction de la vitesse du moteur pour éviter une surventilation, tandis qu'une vitesse de vent faible peut nécessiter une augmentation de la vitesse du moteur pour assurer une extraction adéquate. De même, les sondes de température jouent un rôle clé en détectant les variations de la température ambiante. Ces informations permettent au système d'ajuster la vitesse des moteurs EC pour s'adapter efficacement aux variations thermiques. Par exemple, lors de températures extérieures élevées, le système peut augmenter la vitesse de ventilation, et inversement en cas de basses températures. L'intégration de ces capteurs permet donc une régulation précise et réactive du système de ventilation, assurant une adaptation constante aux conditions extérieures. Cela contribue à optimiser l'efficacité énergétique du système, à améliorer le confort dans l'espace ventilé, et à maintenir une bonne qualité d’air, tout en tenant compte des variations climatiques et météorologiques. L'aspect innovant de cette invention est l'incorporation d'un capteur de dioxyde de carbone (CO2), qui joue un rôle crucial dans la surveillance continue de la qualité de l'air intérieur. Ce capteur mesure avec précision les concentrations de CO2, un indicateur clé de la qualité de l'air, et fournit des informations essentielles sur le niveau de ventilation nécessaire pour maintenir un environnement intérieur sain. Le système utilise ces données pour ajuster automatiquement le débit d'air en fonction des niveaux de CO2 détectés. Par exemple, si le capteur indique une concentration élevée de CO2, signe d'un air vicié et potentiellement insalubre, le système augmente le débit d'air pour améliorer la ventilation et réduire les niveaux de CO2. Inversement, si les niveaux de CO2 sont bas, indiquant un air de bonne qualité, le système peut réduire le débit d'air, économisant ainsi de l'énergie tout en maintenant une qualité d'air adéquate. Cette caractéristique est particulièrement bénéfique dans les bâtiments où le nombre d'occupants et leur activité varient significativement, tels que les bureaux ou les établissements d'enseignement. Dans de tels environnements, la qualité de l'air peut fluctuer rapidement en fonction du nombre de personnes présentes et de leurs activités. Le capteur de CO2 permet au système de répondre dynamiquement à ces variations, assurant un environnement intérieur confortable et sain à tout moment. En outre, cette approche proactive à la gestion de la qualité de l'air intérieur peut avoir des implications positives sur la santé et le bien-être des occupants. Une ventilation adéquate réduit le risque de problèmes de santé liés à la qualité de l'air, tels que les maux de tête, la fatigue et les difficultés respiratoires. Elle contribue également à un environnement plus productif et confortable, ce qui est crucial dans les espaces de travail et d'apprentissage. En résumé, l'intégration d'un capteur de CO2 dans le système de ventilation offre une solution intelligente et économe en énergie pour maintenir une bonne qualité d'air, adaptée aux besoins spécifiques des bâtiments à occupation variable. La gestion optimisée du système de ventilation est rendue possible grâce à l'intégration d'une armoire électronique moderne, munie d'un écran tactile. Cette interface utilisateur conviviale joue un rôle crucial en simplifiant l'interaction avec le système, permettant aux utilisateurs, qu'ils soient techniciens ou gestionnaires de bâtiment, de surveiller et de régler facilement les paramètres de ventilation. La particularité de cette armoire réside dans sa capacité à offrir une connectivité sans fil, ouvrant ainsi la voie à des fonctionnalités avancées telles que la transmission d'alertes et la surveillance à distance. Cette connectivité sans fil apporte une valeur ajoutée significative en termes de flexibilité et de réactivité. En cas de problème ou de besoin d'ajustement du système, les alertes peuvent être envoyées instantanément aux responsables, permettant une intervention rapide et ciblée. L'aspect le plus novateur de cette armoire électronique est sa capacité à faciliter la gestion à distance. Dans les grands bâtiments ou les complexes comprenant plusieurs unités de ventilation, la surveillance et le contrôle centralisés sont essentiels pour maintenir une meilleure efficacité opérationnelle. Grâce à cette technologie, il est possible de surveiller et de contrôler simultanément plusieurs unités de ventilation depuis un emplacement central ou même à distance. Cela signifie que les ajustements peuvent être effectués en temps réel, en fonction des besoins spécifiques de chaque zone du bâtiment, sans nécessiter de présence physique à chaque site de contrôle. Cette intégration de fonctionnalités de gestion à distance transforme la manière dont les systèmes de ventilation sont surveillés et contrôlés, en offrant une souplesse inégalée dans la gestion de la qualité de l'air intérieur. Elle permet non seulement une amélioration significative de l'efficacité énergétique et de la qualité de l'air, mais contribue également à réduire les coûts opérationnels et de maintenance, tout en assurant un environnement intérieur confortable et sain pour les occupants. En somme, cette invention apporte une solution de gestion de ventilation avancée, adaptée aux défis des bâtiments modernes de grande envergure. En résumé, le système d'extracteur d'air stato-dynamique de la présente invention représente une avancée significative dans le domaine de la ventilation des bâtiments. Il combine efficacement des innovations dans les moteurs EC, la technologie de capteurs intégrés, et des systèmes de surveillance et de contrôle environnemental pour offrir une solution de ventilation efficace, fiable et respectueuse de l'environnement. L'adoption de cette technologie dans les systèmes de ventilation modernes apportera des avantages considérables en termes d'efficacité énergétique, de qualité de l'air intérieur, de réduction des coûts de maintenance et de flexibilité opérationnelle. En complément de ces avancées techniques, l'invention intègre l'utilisation d'une armoire électronique, dotée d'un écran tactile interactif. Cette interface utilisateur conviviale rend le contrôle et la surveillance du système de ventilation beaucoup plus aisés et efficaces. De plus, l'armoire est conçue avec une fonctionnalité de connectivité sans fil, ce qui permet la transmission d'alertes et une surveillance à distance. Cette caractéristique accroît notablement la flexibilité et améliore l'efficacité globale de la gestion du système, en offrant aux utilisateurs une manière plus réactive et adaptable de surveiller et de maintenir leurs installations. En conclusion, l'invention s'adresse à un extracteur d’air stato-dynamique faisant partie d’une installation de ventilation de bâtiment. Cet extracteur d'air stato-dynamique est destiné à être intégré dans une installation de ventilation de bâtiment, ledit extracteur (1) étant conçu pour être monté à la sortie d'un conduit d'évacuation traitant des gaz et des fumées, caractérisé en ce qu'il comprend une partie inférieure (2) et une partie supérieure (3), placées face à face mais écartées, et reliées entre elles par des éléments de support (4) formant des entretoises, cet agencement créant un espace libre (5) entre elles, formant un venturi en communication avec une ouverture (6) dans la partie inférieure (2), ledit extracteur étant équipé de pales (16) et d'un moteur (17) positionné dans la partie supérieure (3), ledit moteur (17) actionnant les pales (16) pour créer une dépression facilitant l'évacuation des gaz et des fumées, le moteur (17) intégrant un capteur (20) qui transmet un signal de défaillance moteur ou de l’arrêt des pales à un module de commande. L’espace libre, ouvert, formant venturi, pouvant comprendre un élément de grillage de forme cylindrique s’étendant entre lesdites parties inférieure et supérieure, le tout en communication avec une ouverture dans la partie inférieure via un conduit communiquant entre l’espace libre et ladite partie inférieure. Un moteur à courant continu sans balais (EC) est situé dans la partie supérieure, commandant la rotation des pales pour faciliter l'évacuation des gaz et fumées. Ce moteur intègre un capteur permettant de transmettre un signal d'arrêt de sa rotation, activant ainsi le mode statique en cas de défaillance. Un capteur de bon fonctionnement est intégré dans la carte électronique du moteur EC, améliorant ainsi la fiabilité et la précision de la surveillance du système. L’extracteur d'air est caractérisé par la présence d'une pièce de recouvrement (24) dans la partie supérieure (3), disposée en regard et espacée du logement (14) par le biais d'éléments de support (4) formant entretoises, définissant ainsi un espace (26) entre le logement (14) et la pièce de recouvrement (24). Le moteur (17) est positionné dans cet espace. L’extracteur d'air est caractérisé par la protection du moteur (17) contre les éléments extérieurs au moyen d'un capot dit pièce de recouvrement (24) recouvrant ledit moteur. L’invention concerne également une installation de ventilation d'un bâtiment comprenant une pluralité de conduits d'évacuation de gaz, de fumée et similaires, caractérisée par la présence d'une pluralité d'extracteurs d'air (1) conformes à l’invention. Les moteurs (17) de chaque extracteur (1) sont connectés à un module de commande, ce dernier étant agencé pour ordonner l'arrêt de tous les moteurs (17) de la pluralité d'extracteurs (1) lorsqu'il reçoit un signal indiquant l'arrêt de la rotation de l'un des moteurs (17) provenant de l’extracteur (1) correspondant audit moteur (17), permettant ainsi à tous les extracteurs (1) de fonctionner en mode statique. L’installation de ventilation est caractérisée par l'intégration d'un capteur de température destiné à évaluer les caractéristiques thermiques de l'air extérieur au bâtiment. Ce capteur de température transmet un signal représentatif de ces caractéristiques au module de commande. L’installation de ventilation est caractérisée par l'inclusion d'un anémomètre chargé de transmettre des données temporelles au module de commande. L’installation de ventilation est caractérisée par l'intégration d'un capteur de CO2 destiné à transmettre des données temporelles au module de commande. L’installation comprenant un ou plusieurs anémomètres et sondes de température pour mesurer la vitesse du vent et la température extérieure, permettant ainsi d'ajuster la vitesse des moteurs et de déterminer le mode de fonctionnement optimal. L'installation de ventilation se caractérise par la programmation du module de commande selon une matrice de régulation. Cette matrice est établie en fonction des données recueillies par le capteur de température, le capteur de vent, et éventuellement le capteur de CO2. Cette programmation est conçue pour déclencher le fonctionnement des moteurs (17) ou l'activation du mode statique, garantissant ainsi que les extracteurs fonctionnent de manière naturelle. L'installation de ventilation comprend un écran tactile intégré au module de commande, permettant d'afficher l'état opérationnel de l'installation. L’installation comprend une armoire électronique équipée d'un écran tactile pour un contrôle intuitif et une surveillance en temps réel du système. L’installation comprend un coffret de régulation capable de se connecter à un réseau sans fil pour transmettre des alarmes, permettant une surveillance et une gestion à distance du système. Un extracteur d'air stato-dynamique destiné à être intégré dans une installation de ventilation de bâtiment, ledit extracteur (1) étant conçu pour être monté à la sortie d'un conduit d'évacuation traitant des gaz et des fumées, caractérisé en ce qu'il comprend une partie inférieure (2) et une partie supérieure (3), placées face à face mais écartées, et reliées entre elles par des éléments de support (4) formant des entretoises, cet agencement créant un espace libre (5) entre elles, formant un venturi en communication avec une ouverture (6) dans la partie inférieure (2), ledit extracteur étant équipé de pales (16) et d'un moteur (17) positionné dans la partie supérieure (3), ledit moteur (17) actionnant les pales (16) pour créer une dépression facilitant l'évacuation des gaz et des fumées, le moteur (17) intégrant un capteur (20) qui transmet un signal de défaillance moteur ou de l’arrêt des pales à un module de commande. Extracteur d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur à courant continu sans balais (EC) pour actionner les pales (16). Extracteur d'air selon la revendication 2, caractérisé par la présence d'une pièce de recouvrement (24) dans la partie supérieure (3), disposée en regard et espacée du logement (14) par le biais d’éléments de support (4), définissant ainsi un espace (26) entre le logement et la pièce de recouvrement (24), le moteur (17) étant positionné dans cet espace. Extracteur d'air selon la revendication 3, caractérisé par la protection du moteur (17) contre les éléments extérieurs au moyen d'un capot dit pièce de recouvrement (24) recouvrant ledit moteur. Installation de ventilation d'un bâtiment comprenant une pluralité de conduits d'évacuation de gaz, de fumée et similaires, caractérisée par la présence d'une pluralité d'extracteurs d'air conformes à l'une des revendications 1 à 4, les moteurs (17) de chaque extracteur (1) étant connectés à un module de commande, ce dernier étant agencé pour ordonner l'arrêt de tous les moteurs (17) de la pluralité d'extracteurs (1) lorsqu'il reçoit un signal indiquant l'arrêt de la rotation de l'un des moteurs (17), permettant ainsi à tous les extracteurs (1) de fonctionner en mode statique. Installation de ventilation selon la revendication 5, caractérisée par l'intégration d'un capteur de température destiné à évaluer les caractéristiques thermiques de l'air extérieur au bâtiment, ce capteur de température transmettant un signal représentatif de ces caractéristiques au module de commande. Installation de ventilation conforme à la revendication 6, caractérisée par l'inclusion d'un anémomètre chargé de transmettre des données temporelles au module de commande. Installation de ventilation conforme à la revendication 7, caractérisée par l'intégration d'un capteur de CO2 destiné à transmettre des données temporelles au module de commande. Installation de ventilation selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée par une programmation du module de commande suivant une matrice de régulation, cette matrice étant établie en fonction des données recueillies par le capteur de température, l'anémomètre et, le cas échéant, le capteur de CO₂ et permettant de déclencher le fonctionnement des moteurs (17) ou de passer en mode statique. Installation de ventilation selon la revendication 9, caractérisée par un écran tactile intégré au module de commande, permettant d’afficher en temps réel l’état opérationnel de l'installation de ventilation. Installation de ventilation selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs anémomètres et sondes de température pour mesurer la vitesse du vent et la température extérieure, permettant ainsi d'ajuster la vitesse des moteurs et de déterminer le mode de fonctionnement optimal. Installation de ventilation selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé par une armoire électronique équipée d'un écran tactile pour un contrôle intuitif et une surveillance en temps réel du système. Installation de ventilation selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé par un coffret de régulation capable de se connecter à un réseau sans fil pour transmettre des alarmes et permettre une surveillance et une gestion à distance.