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Perfectionnements.apportés au conditionnement de l'air et à la ventilation.
La. présente invention est relative à la ventila- tion et .au conditionnement de l'air.
L'objet général de l'invention est de réaliser une unité de conditionnement d'air et de ventilation perfection- née, homogène et transportable, propre à conditionner effica- cement et économiquement l'air des enceintes telles que bureaux, chambres d'hôtels, salles d'hôpitaux, salles d'éco- les, habitations, etc...
Une unité de conditionnement établie conformément à la présente invention comprend un compresseur, un condenseur
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et un évaporateur dans lequel le réfrigérant circule, des moyens pour faire circuler indépendamment, de l'air jusqu'au delà desdits condenseur et compresseur, sans que cet air se mélange avec l'air reçu par l'unité, en vue de la ventilation proprement dite, un ventilateur et un conduit collecteur sur le côté d'entrée d'air, et une chambre de mélange sur le côté de sortie dudit ventilateur, des moyens pour relier ledit conduit collecteur à un orifice d'admission d'air extérieur et pour relier ce conduit collecteur à l'air environnant la dite unité, des moyens pour régler l'orifice d'air extérieur et/ou d'air ambiant jusqu'audit conduit collecteur,
un orifice d'admission jusqu'à ladite chambre de mélange pour l'air en- vironnant l'unité, l'évaporateur s'étendant entre la chambre et l'orifice d'admission de la chambre, de sorte que la sor- tie d'air, depuis le ventilateur jusque dans la chambre, amène l'air ambiant à s'écouler en passant par l'orifice d'entrée et dans l'évaporateur, pour venir se mélanger avec l'air qui provient du ventilateur et fournir un certain vo- lume d'air de ventilation, et un orifice de sortie pour le dit volume d'air à partir de ladite chambre de mélange.
Dans une telle forme de construction, la quantité d'air frais aspiré peut varier à volonté entre zéro et un maxi- mum déterminé. De plus, l'importance du ventilateur est rela- tivement faible, attendu que seulement une partie de l'air qui s'écoule dans le local doit passer par ledit ventilateur.
Les moyens destinés à produire le courant d'air qui passe sur le condenseur et le compresseur, indépendamment du courant d'air de ventilation, peuvent comprendre un orifice d'admission sur le groupe et un orifice de sortie, associé à des moyens destinés à faire passer l'air qui pénètre par cet orifice d'admission sur ledit compresseur, et dans ledit con- @ --
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denseur jusqu'à l'orifice de sortie, grâce à quoi l'air atmos- phérique extérieur peut être utilisé en vue de condenser le réfrigérant vaporisé à l'intérieur du condenseur.
L'unité ou groupe comprend, de préférence, une chambre intermédiaire entre le ventilateur et ladite chambre de mélange, et des tuyères de sortie conduisant jusqu'à la dite chambre de mélange, le dit évaporateur étant également disposé dans la dite chambre intermédiaire.
Les extrémités des tuyères dans la chambre inter- médiaire sont inclinées vers le bas en direction de l'orifice d'admission pour le courant d'air secondaire, les tuyères étant de section plate et leurs'extrémités comportant une pluralité de très petits orifices dont les parois de chacun sont convergentes.
En vue de faire mieux comprendre l'invention, celle- ci sera décrite à l'appui des dessins annexés qui montrent, à titre d'exemple, certaines formes préférées de réalisation.
Dans ces dessins:
La figure 1 est une vue en élévation et partielle- ment en coupe d'une unité dont la paroi antérieure de l'en- veloppe est supposée retirée.
La figure 2 est une vue en bout, partiellement en coupe, de l'unité faisant l'objet de la' figure 1, montrant l'arrivée de l'air frais.
La figure 3 est une vue en plan de l'unité montrée aux figures 1 et 2, une partie de la paroi supérieure de l'enveloppe étant représentée brisée de manière à montrer le conduit qui permet l'admission d'air jusqu'au ventilateur à haute pression.
La figure 4 est une vue en élévation, la paroi an-
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térieure de l'enveloppe étant supposée retirée, relative à une forme de réalisation modifiée d'une unité établie confor- mément à l'invention.
La figure 5 est une vue en bout, partiellement en coupe, de l'unité qui fait l'objet de la figure 4, et
La figure 6 montre un schéma de connexion pour l'u- nité faisant l'objet des figures 1, 2 et 3, ainsi que celle faisant l'objet des figures 4 et 5.
Dans les dessins, les mêmes références désignent dans toutes les vues les mêmes organes ou des organes analo- gues.
En se référant à ces dessins, et plus particulière- ment aux figures 1, 2 et 3, on voit que 10 désigne en général l'enveloppe d'une unité de conditionnement d'air comportant une grille d'admission d'air 11 ménagée dans la partie supé- rieure de la. face antérieure de celle-ci, et une grille de sortie d'air 12 à sa face supérieure. Dans la partie infé- rieure de l'enveloppe on a prévu un condenseur 13, un com- presseur 14, un moteur 15 qui entraîne le compresseur 14 par l'intermédiaire de la courroie 16, et un ventilateur 17 en- traîné par le moteur 15 et destiné à faire passer l'air dans le condenseur.
Une cloison 18 qui peut être verticale ou inclinée vers l'avant à sa partie supérieure, et qui s'étend dans le sens de la longueur de l'unité, divise la partie su- périeure de celle-ci en une section antérieure et en une sec- tion postérieure. La section postérieure de la partie supé- rieure de l'unité fait office de passage pour l'.air. Un con- duit 19 assure la communication entre l'arrière de la partie supérieure de l'unité et une source d'air frais telle que la fenêtre 20 ménagée dans la paroi 21. De préférence, le conduit 19 est pourvu de plaques d'arrêt 22 destinées à empêcher l'eau
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ou autres corps étrangers de pénétrer dans l'unité.
Une cloi- son verticale 23 (voir figure 3) s'étendant transversalement à l'unité, et comportant ménagée dans celle-ci une ouverture dans laquelle le ventilateur 27 est disposé, divise l'unité, ainsi qu'on le voit par l'avant de celle-ci, en une partie gauche et en une partie droite, cette cloison toutefois ne s'étendant pas jusque dans la partie supérieure antérieure de l'unité, à l'intérieur de laquelle les serpentins de re- froidissement sont disposés. Le conduit d'air frais 19 est disposé tant à la partie gauche qu'à la partie droite de l'unité, et ce conduit est de préférence pourvu d'une cloison 24 (voir figure 3) qui constitue en fait un prolongement de la cloison 23.
A l'intérieur de l'enveloppe 10 est ménagé un con- duit 25 vertical présentant à son extrémité supérieure une ouverture 26 et une ouverture 27. Le conduit 25 amené de l'air jusqu'à un ventilateur 28 entraîné par un moteur 29 monté sur des supports 29a. Le ventilateur 28 est de préfé- rence du type à haute pression, de manière à pouvoir entraîner de 1'.air frais dans le conduit 19, l'ouverture 26 et le con- duit 25, depuis l'atmosphère extérieure, même si la pression statique de cette atmosphère extérieure est relativement basse. L'air environnant le groupe, c'est-à-dire l'air pro- venant de l'enceinte, est amené au ventilateur montré en 28 par la grille d'entrée 11 et l'ouverture 27 dans le'conduit 25.
En réglant la position du volet articulé 30 combiné .avec les ouvertures 26 et 27, on peut faire arriver au ventilateur 28, en proportions désirées, de l'air frais et de l'air pro- venant de l'enceinte. Le carter 70 (voir figure 1) s'oppose à ce que le ventilateur 28 aspire de l'air par tout autre trajet que par le conduit 25.
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Le ventilateur 28 refoule l'air dans une chambre intermédiaire 31 qui s'étend pratiquement sur toute la lon- gueur de l'unité. Cette chambre 31 est pourvue d'un certain nombre de tuyères 32 destinées à faire échapper l'air prove- nant de la chambre, à une vitesse relativement grande, pour induire une circulation d'air secondaire relativement active, air extrait de l'enceinte en passant par la grille d'admis- sion 11. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les tuyères 32 comprennent de minces chambres s'étendant vers le haut à partir de la partie supérieure de la chambre inter- médiaire ces minces chambres comportant une pluralité d'ou- vertures d'échappement d'.air 33 formées dans celles-ci.
Les orifices d'échappement 33 constituent en fait de minuscules tuyères séparées, convergeant vers leur extrémité d'échappe- ment. De préférence, l'extrémité supérieure des tuyères 32 s'incline vers le bas en direction de la face antérieure de l'unité. On peut prévoir le long de l'unité un nombre quel- conque de tuyères 32.
L'air qui s'échappe à grande vitesse par les tuyè- res 32 induit une circulation relativement active d'air se- condaire environnant le groupe, c'est-à-dire d'air extrait de la chambre desservie par l'unité, en passant par la grille d'admission 11. L'air induit passe sur les spires de l'évapo- rateur 34, lesquelles sont situées immédiatement à l'inté- rieur de l'admission 11, et se trouve refroidi et déshumidi- fié par celui-ci. Une autre partie de l'évaporateur 34 est disposée à l'intérieur de la chambre intermédiaire 31 et de préférence dans la partie supérieure de celle-ci, de sorte qu'à la fois l'air primaire refoulé par le ventilateur 28 et l'air secondaire induit par l'ouverture 11 se trouvent séparément refroidis antérieurement au mélange dans la cham-
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bre 60.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, du réfrigérant passe depuis la valve d'expansion 35 dans la partie postérieure de la chambre 31, puis dans les serpentins destinés à refroidir l'air induit, puis encore dans la partie antérieure de la chambre 31, d'où il arrive -au compresseur 14 par l'intermédiaire de la canalisation d'aspiration 36. Si on le désire,bien entendu, les serpentins de l'évaporateur pourront être disposés de manière à agir soit sur l'.air primai- re, soit sur l'air induit, au lieu d'agir sur les deux. On disposera de préférence des écrans amortisseurs de son, de toute construction désirée, dans la partie inférieure de la chambre 31, de manière à empêcher que le bruit du ventilateur 28 atteigne l'enceinte desservie par l'unité.
Le mélange d'air primaire et d'air secondaire est fourni à l'enceinte en posant par la grille de sortie 12. Si on le désire, on peu-!' disposer des volets directeurs dans la chambre 60, porc don@ à l'air qui passe jusqu'à la grille de sortie une di- rection légèromont arrière-avant.
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que de l'atmosphère extérieure.
Le réfrigérant qui a été compressé dans le compres- seur 14 est condensé dans le condenseur 13 par l'air frais aspiré jusque dans l'unité et circulant sur le condenseur 13 sous l'action du ventilateur 17. L'air de condensation péné- trant dans l'unité passe par la partie d'admission désignée en 37a du conduit 19, et est refoulé jusque dans l'atmosphère extérieure par la partie d'échappement 37b de ce conduit 19.
Ainsi qu'on le comprendra, cet air absorbe égale- ment de la chaleur provenant du compresseur et de son moteur d'entraînement. Le réfrigérant liquéfié dans le condenseur est fourni au récepteur de liquide 38 d'où il passe jusqu'au serpentin de sous-réfrigération 39, disposé à l'intérieur du bassin 40, à la base de l'unité. Le serpentin de sous-réfrigé- ration 39 comprend de préférence une longueur importante de tube, de manière à créer une surface d'échange de chaleur relativement grande. Si on le désire, le réfrigérant passant du récepteur 38 jusqu'au sous-réfrigérateur 39 peut être dirigé dans plusieurs spires de serpentin telles que 41a, se trouvant dans le courant d'air créé par le ventilateur 17, de façon à réaliser la sous-réfrigération du réfrigérant par l'air.
Dans une forme préférée de réalisation de l'invention toute- fois, on emploie une sous-réfrigération par évaporation. L'eau condensée à partir de l'air induit, et l'eau condensée à par- tir de l'air dans la chambre intermédiaire 31 par les serpen- tins de refroidissement de l'unité, est recueillie et conduite par l'intermédiaire du tube d'eau de condensation 41 jusqu'au bassin 40 à l'intérieur duquel le serpentin de sous-réfrigé- ration 39 est disposé, si bien que ce serpentin 39 est arrosé par l'eau de condensation. De la sorte, le réfrigérant se trouvant dans le serpentin 39 est sous-refroidi par évapora-
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tion au moyen de l'air fourni par le ventilateur 17, et au moyen de l'eau de condensation amenée au bassin 40.
Le sous- refroidissement par évaporation du réfrigérant liquide consti- tue un moyen simple mais fort efficace d'utiliser l'eau de condensation précipitée par les serpentins de refroidissement de l'unité,grâce à quoi on est libéré de la nécessité de prévoir des conduits de drainage et autres, qui affecteraient la mobilité de l'unité, et l'on augmente de la sorte le ren- dement de celle-ci. Chaque fois que de l'eau de condensation est précipitée par les serpentins de refroidissement de l'uni- té à une vitesse plus grande que cette eau de condensation est évaporée dans le processus de sous-réfrigération, le ni- veau du liquide dans le bassin 40 s'élève. Afin d'empêcher le débordement de l'eau de condensation, et pour augmenter encore l'efficacité de l'unité, un anneau de projection 42 est porté par l'axe d'entraînement du ventilateur 17.
Cet anneau 42 peut être de toute construction désirée, mais prend de pré- férence la forme d'un cercle de fil métallique susceptible d'être mis en rotation au moyen d'un certain nombre de rayons reliés à son axe. Chaque fois que le niveau du liquide dans le bassin 40 s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée, par exemple au-dessus de l'extrémité supérieure des serpen- tins de sous-réfrigération, l'anneau 42 entraîne l'eau hors du bassin et la distribue sur les surfaces externes du con- denseur 13. L'eau est entraînée vers et distribuée sur les surfaces extérieures du condenseur 13 par le courant d'air provoqué par le ventilateur 17.
De ce fait, le réfrigérant qui se trouve dans le condenseur est sous-refroidi avec éva- poration, de sorte que l'efficacité du groupe est augmentée et que le condensat précipité par les serpentins est évaporé.
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L'eau de condensation évaporée jusque dans l'atmosphère ex- térieure, avec l'air qui sort de l'unité par la partie d'é- vacuation 37b du conduit 19.
La grille de sortie d'air 12, ménagée sur la paroi supérieure de l'unité, projette de préférence l'air vers l'avant en même temps que vers le haut, de manière à former un certain angle avec la verticale. Une telle sortie d'air assure sa distribution efficace dans l'enceinte desservie par l'unité, et évite des courants d'air susceptibles de nuire au confort des occupants de la dite enceinte. En pra- tique, un angle d'approximativement 20 sur la verticale a été reconnu comme assurant une diffusion uniforme et tout à fait satisfaisante.
Afin d'assurer un fonctionnement silencieux de l'unité, l'enveloppe 10 est garnie d'une matière absorbant le son. La chambre intermédiaire 31 est garnie de manière analogue, et est pourvue d'écrans d'absorption du son, dans sa partie inférieure. Le moteur 15 et le compresseur 14 sont également isolés de la base de l'unité par des amortisseurs de vibration élastiques tels que ceux désignés en 43.
Si on le désire, des déflecteurs tels que 44 peuvent être utilisés pour diriger l'air provenant de la portion d'ad- mission 37a du conduit 19 jusque vers le fond de l'unité, et d'autres déflecteurs peuvent être également utilisés pour di- riger l'air ayant passé sur le condenseur 13 de bas en haut, en direction de la partie d'échappement 37b du conduit 19.
La paroi supérieure de l'enveloppe 10 est de préfé- rence -amovible. En soulevant cette paroi 45 de l'enveloppe, on peut accéder au volet 30 et à la botte de connexions 46 fixée au support 47, à la partie supérieure de la portion pos- térieure de l'unité. Cette botte de connexions 46 contient un
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interrupteur 48 destiné à commander le moteur de ventilateur 29 et un interrupteur 49 destiné à commander à la fois le moteur de ventilateur 29 et le moteur de compresseur 15, ces deux interrupteurs étant branches en parallèle.
Lorsqu'on ferme l'interrupteur 48, le moteur de ventilateur 29 peut être mis en action même si le moteur de compresseur 15 est arrêté, de sorte que la ventilation et la circulation de l'air peuvent être assurées à des instants où on ne désire pas procéder .au conditionnement proprement dit. De préférence, on prévoit un interrupteur thermique à maxima désigné en 50, dans le circuit du moteur de compresseur 15.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, représentée aux figures 4 et 5, on utilise un condenseur refroidi à l'eau, au lieu d'employer un condenseur refroidi à l'air.
Dans cette forme dé.réalisation, on fait usage d'un condenseur à tubes doubles, le réfrigérant circulant dans le tube intérieur et se trouvant liquéfié par l'eau de condensa- tion s'écoulant dans la chemise d'eau. Dans cette réalisation de l'invention, le ventilateur à basse pression n'aspire pas l'air provenant de l'atmosphère extérieure, mais fait circuler l'air en un cycle fermé, dans le compresseur, son moteur d'entraînement et le condenseur. Par suite, la chaleur pro- duite par le compresseur et son moteur d'entraînement se trouve dissipée dans l'eau du condenseur.
En ce qui concerne l'alimentation en air frais de l'enceinte, l'aspiration de l'air hors de l'enceinte (à la fois par le ventilateur 28 et par induction), l'échappement de l'air dans l'enceinte, et le refroidissement de l'air fourni à l'enceinte, le fonctionnement des deux formes de réalisation est identique. Dans la figure 4, toutefois, on
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n'aspire pas d'air extérieur dans l'unité, à des fins de condensation. En conséquence,le conduit d'air frais 19a, qui amène l'air frais jusqu'au conduit 25 en vue de l'ali- mentation du ventilateur 28, est notablement plus petit que le conduit 19 des figures 1 à 3.
Dans la figure 4, le réfri- gérant est condensé dans un condenseur 51 à tubes doubles, dans lequel le réfrigérant circule dans le tube intérieur, alors que l'eau de condensation circule dans une chemise d'eau environnant le tube à réfrigérant. L'eau de condensa- tion est fournie au condenseur 51 par un tube d'alimentation 52, et cette eau de condensation pénètre dans la chemise d'eau environnant le tube à réfrigérant, à la partie supérieure du condenseur, en 53. Le réfrigérant gazeux est fourni à l'ex- trémité inférieure du condenseur, en 53a, et circule en échan- ge de température à contre-courant avec l'eau de condensation.
Le réfrigérant condensé est fourni au récepteur 38 depuis le condenseur 51 par la canalisation 54, et l'eau de condensa- tion quittant le condenseur passe depuis l'unité par la cana- lisation désignée en 55. La soupape 56 commande l'écoulement de l'eau de condensation dans le condenseur, suivant les va- riations de pression dans le récepteur de liquide, variations transmises par l'intermédiaire de la canalisation de contrô- le 56a. L'eau de condensation précipitée par les serpentins de refroidissement de l'unité est drainée hors de l'unité par le tube 57, pour être utilisée d'une manière quelconque.
Le ventilateur 17a entraîné par le moteur 15 fait circuler l'air dans l'enveloppe en un trajet fermé qui passe par le compresseur 14, le moteur 15 et le condenseur 51. Ainsi, la chaleur développée par le compresseur et par le moteur est dissipée dans le fluide de condensation.
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Si on le désire, des serpentins de chauffage susceptibles d'être alimentés à partir de toute source dési- rée en agent de chauffage, tel que l'électricité, peuvent être prévus de manière à rendre l'unité utilisable au con- ditionnement de l'air durant toute une année. Ces serpentins sont de préférence disposés de manière à chauffer seulement l'air induit, mais, si on le désire, l'air primaire peut également être chauffé. Sous les conditions de fonctionnement d'hiver, une unité établie conformément à l'invention présen- te l'avantage que lorsque l'appareil est inopérant, l'air extérieur froid ne parvient pratiquement pas jusque dans l'enceinte, attendu que cet air devrait passer par les ou- vertures relativement petites des tuyères 32.
Une unité établie conformément à l'invention est tout à fait indépendante et peut être installée en un temps relativement court et avec le minimum de peine. L'installa- tion peut être réalisée en plaçant l'arrière de l'unité con- tre une fenêtre ouverte, et en engageant une prise de courant mettant l'unité en communication avec une source d'énergie électrique. Cette unité est susceptible d'être facilement déplacée d'un endroit jusqu'à l'autre, sans difficulté, et sans entraîner pratiquement de frais additionnels pour le propriétaire. La dite unité peut être équipée de roulettes qui permettront de la faire mouvoir aisément d'un endroit jusqu'à l'autre.
Sa maniabilité la rend spéci.alement avanta- geuse pour le service "à la demander dans les lieux tels qu'hôtels, pour satisfaire aux besoins de la clientèle de passage, et pour répondre aux exigences des locataires à court terme.
L'évaporation de l'eau condensée, non seulement augmente la mobilité de l'unité, mais accroft encore son ef- ficacité par sous-refroidissement évaporatoire du réfrigérant liquide.