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Installation de conditionnement d'air Dans les installations de conditionnement d'air, il est désirable de maintenir un réglage précis de la température, en envoyant sélectivement de l'air chauffé ou de l'air refroidi dans l'espace à conditionner ou dans des zones de ce dernier. De telles installations de conditionnement d'air par conduits permettent d'envoyer des courants distincts d'air chaud et d'air froid aux différentes zones de l'enceinte à conditionner, et dans ces installations on mélange soigneusement les volumes d'air chaud et d'air froid dans chaque zone dans la proportion nécessaire pour y maintenir les conditions désirées.
De tels agencements permettent de refroidir une certaine zone et de chauffer en même temps une autre zone, et l'on a constaté que le désir d'un tel fonctionnement est si souvent exprimé qu'il prouve le très grand intérêt d'une installation du type à deux conduits.
La présente invention a pour objet une installation de conditionnement d'air, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de distribution d'air à deux conduits pour fournir des courants séparés d'air chaud et d'air froid à l'enceinte conditionnée, et un dispositif de réfrigération comprenant une unité de chauffage de l'air pour fournir de la chaleur à un courant d'air chaud, une unité de refroidissement d'air pour refroidir au moins le courant d'air froid et une unité de transfert de chaleur auxiliaire pour dissiper l'excès de chaleur, l'installation comprenant également des organes de commande fonctionnant automatiquement pour commander l'écoulement d'air à travers le dispositif de réfrigération et le fonctionnement des unités de chauffage,
de refroidissement et de transfert de chaleur auxiliaire.
Sur le dessin annexé, les fig. 1 et 2 représentent schématiquement, à titre d'exemple, des formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1 un compresseur 2 commandé par un moteur, aspire un réfrigérant gazeux d'un évaporateur 5 par une canalisation 4. Le gaz chaud comprimé est envoyé par une canalisation 6 à deux condenseurs parallèles 8 et 9 dans lesquels le réfrigérant est condensé, et le réfrigérant liquide est envoyé par une canalisation 11 à un collecteur 13. Le condenseur 8 est du type à refroidissement par ruissellement, il est enfermé dans un carter 10 et il comporte un dispositif de pulvérisation d'eau (non représenté) et un ventilateur 12, actionné par un moteur, qui aspire de l'air dans le carter par une ouverture inférieure comportant des registres intérieurs 14 qui règlent l'écoulement d'air.
Un élément de commande 16 qu'on décrira plus loin ouvre et ferme les registres 14.
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Le condenseur 9 est disposé à l'extrémité d'admission d'un conduit d'air chaud 18, et l'évaporateur 5 est disposé à l'extrémité d7ad- mission d'un conduit d'air froid 20 ; un ventilateur 22 actionné par un moteur 24 fait passer l'air dans ces conduits. Le réfrigérant liquide sort du collecteur 13 et passe dans l'évaporateur 5 par l'intermédiaire d'une canalisation 26 comportant une soupape de détente 28, et la canalisation de retour 4 comporte une soupape d'étranglement 30.
L'air qui parvient aux conduits 18 et 20 est constitué, d'une part, par un courant d'air ramené de l'enceinte conditionnée par un conduit de retour d'air 32, qui est envoyé dans une chambre de mélange 34, d'autre part, par de l'air aspiré de l'extérieur par un conduit d'air frais 36 comportant des registres 38 réglant le débit d'air, qui sont ouverts et fermés par un dispositif de commande 40. Le conduit 20 comporte un conduit d'échappement d'air froid 46, muni de registres 48 normalement fermés qui sont actionnés par un dispositif de commande 50.
Le fonctionnement général de l'installation comprend simultanément le chauffage du courant d'air dans le conduit 18 et le refroidissement du courant d'air dans le conduit 20, et ces courants d'air passent par l'intermédiaire d'un dispositif de distribution d'air dans les diverses zones de l'enceinte conditionnée. Chaque zone comporte un dispositif commandant la décharge de l'air, grâce auquel des volumes variables d'air provenant du conduit d'air chaud et du conduit d'air froid sont envoyés dans ladite zone, et y maintiennent les conditions désirées. L'air du conduit d'air froid est suffisamment déshydraté pour assurer à tout moment des conditions d'humidité acceptables dans chaque zone. L'installation permet de refroidir simultanément une zone et de chauffer une autre zone.
En outre, même avec un chauffage maximum de la plupart ou de la totalité des zones, on dispose d'un volume d'air froid qui sert à refroidir une ou plusieurs zones si un tel effet est nécessaire. De même, au cours du refroidissement maximum, on dispose d'un volume d'air chaud qui sert à chauffer n'importe quelle zone désirée. Lorsqu'on utilise l'installation pour obtenir un chauffage important, la fermeture des registres 14 supprime relativement l'action du con- denseur 8 et, dans ce cas, le condenseur 9 transmet sensiblement la totalité de la chaleur au courant d'air du conduit 18.
L'effet calorifique est augmenté par la circulation extérieure de l'air sur l'évaporateur 5 ; au cours de ce fonctionnement, l'air froid est déchargé par le conduit d'échappement 46 et l'air extérieur est aspiré par le conduit 36. Lors d'un chauffage minimum, il ne s'écoule qu'un volume faible ou nul d'air chaud, de sorte que la condensation est minimum dans le conden- seur 9 et que la majeure partie de la condensation a lieu dans le condenseur 8, la chaleur étant évacuée de l'installation à l'air libre. De ce fait, le conduit 36 n'aspire l'air extérieur qu'à un débit suffisant pour satisfaire les exigences de ventilation de l'espace conditionné.
Un dispositif de commande entièrement automatique détecte les besoins en air froid et en air chaud, et règle le fonctionnement de l'installation de manière à assurer les résultats désirés. En conséquence, on a prévu pour l'air froid un thermostat 52 comportant une ampoule 54 placée dans le courant d'air froid du conduit 20 et pour l'air chaud un thermostat 56 comportant une ampoule 58 placée dans le courant d'air chaud du conduit 18.
Ces thermostats sont les éléments de détection du dispositif de commande qui utilise de l'air, comprimé à une pression initiale de 1,05 kg/cm22 et envoyé à chaque thermostat. L'agencement de commande comporte également: les dispositifs précités 16, 40 et 50 qui actionnent les registres ; deux relais de commande 60 et 62 comportant chacun un soufflet 61 et une soupape 65 ; enfin, un relais 64 pour le réfrigérant sous pression, qui comporte un soufflet 71 et une soupape 69. Les carters pour les relais 60 et 62 présentent un canal d'aération 67 et le carter pour le relais 64 une aération 73.
Le soufflet 71 du relais 64 est raccordé par une canalisation 66 du réfrigérant sous pression au collecteur 13, et ce soufflet déplace une soupape 69 à partir de sa position représentée, ce déplacement ayant pour effet de laisser
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passer de l'air d'une canalisation 68 à une canalisation 70, lorsque la pression régnant dans le collecteur est inférieure à certaines pressions prédéterminées. La canalisation 68 est raccordée au thermostat d'air chaud 56 et ce thermostat laisse passer dans cette canalisation de l'air dont la pression dépend de la température de l'air qu'a détectée l'ampoule 58.
Une canalisation similaire 72 est raccordée au thermostat d'air froid 52, et l'air est envoyé dans cette canalisation à une pression qui varie en fonction de la température de l'air froid qu'a détectée l'ampoule 54. La canalisation 68 aboutit également au soufflet 61 du relais 60, et la canalisation 72 est raccordée aux soupapes des deux relais 60, 62 ainsi qu'à la soupape d'étranglement 30 montée dans la canalisation d'admission du compresseur 2. La canalisation 70 raccorde la soupape 69 du relais 64 au soufflet 61 du relais 62. Une canalisation 74 raccorde le relais 62 à l'élément de commande 16 et une canalisation 76 raccorde le relais 60 aux dispositifs de commande 50 et 40.
La tringlerie du jeu de registres 38 comporte une butée d'ouverture minimum (non représentée), grâce à quoi les registres peuvent prendre une position d'ouverture minimum qui suffit à satisfaire les besoins de la ventilation.
Les thermostats 52 et 56 permettent de maintenir des pressions d'air contrôlées dans leurs canalisations respectives 72 et 68. Chaque thermostat assure un étranglement du débit de l'air s'écoulant dans sa canalisation, ce qui fait varier la pression dans cette =dernière en fonction du degré de température détecté par l'ampoule du thermostat. La forme d'exécution représentée à la fig. 1 pourrait, par exemple, être réglée de manière à fonctionner comme il suit: la température de l'air du conduit d'air froid peut varier de 10 C à 4.4 C, et la pression d'air de la canalisation 72 entre 0,21.0 kg/cm' à 10 C ou plus et 0,914 kg/cm2 à 4,4 C ou moins.
Entre ces deux températures la variation de la pression d'air s'effectue à raison de 0,126 kg/cm2 pour chaque degré C de variation de température. De même, le thermostat 56 permet de faire varier la pression d'air de sa canalisation 68 entre 0,210 kg/cm2 à 32,2 C ou plus et 0,914 kg/cm2 à 26,6 C ou moins, et la variation est égale à 0,126 kg/cm2 par degré C de variation de la température. Dans chaque cas, la pression minimum existe à la température maximum et la pression maximum existe à la température minimum.
Comme indiqué ci-dessus, les relais 60, 62 sont identiques et chacun comporte un agencement d'étranglement du courant qu'on a représenté à leur partie supérieure par une soupape 65 qui commande l'écoulement d'air et permet d'obtenir une pression de sortie qui varie en fonction de la pression exercée dans les soufflets 61 disposés à la partie inférieure de chacun de ces relais. De même, 16 relais 64 comporte un agencement d'étranglement qu'on a représenté à sa partie supérieure par une soupape 69 qui fait varier par étranglement l'écoulement d'air en fonction de la pression exercée dans le soufflet 71 par le réfrigérant amené du collecteur par la canalisation 66.
Le relais 64 agit de telle sorte qu'une chute de pression dans le collecteur (et de la température de condensation) ouvre la soupape 69 de sorte que le relais 64 tend à maintenir une pression d'air plus élevée dans la canalisation 70. Toutefois, la pression dans la canalisation 70 zst créée par un écoulement provenant de la canalisation 68 par l'intermédiaire du relais de commande 64 et, par conséquent, une chute de pression dans le collecteur modifie simplement le réglage du relais 64 et ne fait pas varier la pression dans la canalisation 70, à moins que la pression dans la canalisation 68 soit plus élevée.
De même, l'élévation des pressions dans les canalisations 68 et 70 détermine l'ouverture des soupapes 65, lorsqu'il règne une pression élevée dans la canalisation 72, cette pression est transmise dans la canalisation 76 par le relais 60 et dans la canalisation 74 par le relais 62.
Les registres 14 réglant l'écoulement sont normalement ouverts et ils se ferment progressivement à mesure que la pression dans la canalisation 74 passe de 0,351 kg/cm2 à 0,703 kg/cm2. Les registres 48 sont normalement fermés et ils s'ouvrent progressivement lorsque la pression dans la canalisation 76
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passe de 0,562 kg/cm2 à 0;914 kg/cm2. Lorsqu'il n'existe aucun besoin de chauffage, les registres 38 sont maintenus dans une position d'ouverture partielle qui assure une admission d'air frais ou air provenant de l'extérieur.
Lorsqu'un chauffage important est nécessaire, le dispositif 40 est progressivement actionné d'une manière qui détermine l'ouverture totale des registres ; cette ouverture est provoquée par une élévation de pression dans la canalisation 76, qui passe de 0,562 kg/cm2 à 0,914 kg/cm2. La soupape 30 sollicitée par ressort en position d'ouverture est agencée de façon à se fermer progressivement, lorsque la pression augmente dans la conduite 72, ce qui maintient la température de l'évaporateur 5 à une valeur suffisamment élevée pour empêcher le givrage de l'évaporateur.
Dans l'exemple décrit, la soupape 30 commence à se fermer lorsque la pression dans la canalisation 72 dépasse 0,210 kg/cm2 et la soupape est fermée (c'est-à-dire se trouve dans sa position d'ouverture minimum) lorsque cette pression atteint 0,914 kg/cm2. La soupape 30 assure alors un passage minimum pour le réfrigérant, ce qui maintient l'effet de refroidissement minimum. On n'a représenté sur le dessin ni les dispositifs de commande ni les circuits électriques pour le moteur du compresseur et pour les deux moteurs actionnant les ventilateurs, ces dispositifs et circuits ainsi que d'autres dispositifs auxiliaires électriques étant classiques.
L'installation décrite peut fonctionner automatiquement et passer progressivement d'une condition, dans laquelle la charge d'air assure principalement le refroidissement, à une condition dans laquelle la charge assure principalement un chauffage. Le thermostat 52 maintient une pression d'air de 0,562 kg/cm= dans la canalisation 72 lorsque la température de l'air froid est de 7,2 C.
En supposant que la température de l'air chaud soit à ce moment de 29,4 C, la pression dans la canalisation 68 est également de 0,562 kg/cm2. A ce moment, il règne dans le collecteur une pression qui est normalement assez élevée pour maintenir partiellement fermé le relais 64, et la pression dans la canalisation 70 est maintenue à 0,351 kg/cm2. Par conséquent le relais 62 maintient la pression dans la canalisation 74 à 0,351 kg/cm2, en dépit du fait que la pression dans la canalisation 72 est de 0,562 kg/cm-. La soupape 30 est partiellement fermée par la pression de 0,562 kg/cm2 qui règne dans la canalisation 72.
Dans les conditions qu'on vient de mentionner, une élévation de la température de l'air froid a pour effet de diminuer la pression dans la canalisation 72 jusqu'à un minimum de 0,210 kg/cm2 à 10 C ou plus. Cette diminution de pression dans la canalisation 72 ouvre de nouveau la soupape 30. Si la température de l'air chaud s'élève, la pression d'air dans la canalisation 68 diminue, mais cette diminution est sans effet.
Toutefois, si la température de l'air froid se maintient à 7,2 C, si celle de l'air chaud se maintient à 29,4 C et s'il se produit une chute de température dans le condenseur et une chute de pression dans le collecteur, le relais 64 s'ouvre, ce qui a pour effet d'augmenter la pression dans la canalisation 70 ; de ce fait, le relais 62 entre en action de manière à augmenter la pression dans la canalisation 74, et les registres 14 sont amenés vers leur position de fermeture, le degré de fermeture étant fonction de l'élévation de pression. La fermeture partielle des registres 14 tend à diminuer l'action de condensation du réfrigérant dans le condenseur 8, ce qui a tendance à augmenter la pression dans les con- denseurs et dans le collecteur.
On voit donc que, dans les conditions de fonctionnement telles qu'on les a précisées, l'agencement tend à maintenir un équilibre plus ou moins stable dans toute l'installation.
Si l'on suppose dans ces mêmes conditions qu'il se produit une chute de température de l'air froid, ce qui indiquerait une diminution de la charge de refroidissement, le thermostat 52 augmente la pression de l'air dans la canalisation 72. En outre, de ce fait, la soupape 30 se ferme, ce qui envoie au relais 62 un volume d'air à pression élevée. La température de l'air chaud dans la canalisation 18 et le thermostat 56 augmente la pression dans la canalisation 68, et cette augmentation de pression est
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transmise à la canalisation 76 par le relais 60. La chute de température de l'air froid est accompagnée par une chute correspondante de pression dans le collecteur et ceci agit par les canalisations 66 et le relais 64 pour transmettre la pression élevée de la canalisation 68 à la canalisation 70 par le relais 64.
La pression plus élevée dans la canalisation 70 agissant sur le relais 62 transmet la pression élevée de la canalisation 72 à la canalisation 74 par le relais 62. La pression accrue dans la canalisation 74 a pour effet de fermer les registres 14 par l'intermédiaire du dispositif de commande 16, comme on l'a décrit ci-dessus.
Lorsque les registres 14 sont amenés dans leur position de fermeture totale, l'écoulement d'air est interrompu, et le condenseur 8 devient relativement inopérant. Ceci provoque une augmentation de pression, ayant pour effet d'accentuer le chauffage de l'air passant sur le condenseur 9, de sorte que ce condenseur envoie sensiblement la totalité de la chaleur de condensation au courant d'air chaud. De ce fait, la température de l'air chaud s'accroît encore. Grâce à cette condition de fonctionnement, l'installation est susceptible d'envoyer une charge de chauffage importante ou bien une charge de refroidissement importante dans certaines zones aussi bien que des charges de chauffage importantes dans d'autres zones.
Dans les conditions qu'on vient de décrire, on a supposé que la pression initiale régnant dans les canalisations 68 et 72 était de 0,562 kg/cm=, mais qu'il s'était produit des chutes de température dans l'air froid et dans l'air chaud ; en outre, on a supposé que la pression dans les canalisations 68 et 72 dépassait 0,562 kg/cm2. Les élévations de ces deux pressions sont transmises par le relais 60 à la canalisation 76, la pression dans la canalisation 76 étant la plus faible des pressions régnant dans les canalisations 68 et 72.
On a mentionné qu'une élévation de pression dans la canalisation 76 dépassant 0,562 kg/cm2 a pour effet d'ouvrir progressivement les registres 48 par l'intermédiaire du dispositif de commande 50 et également de tendre à ouvrir les registres 38 par l'intermédiaire du dispo- sitif de commande 40. De ce fait, l'excès d'air froid provenant du conduit 20 est déchargé par le conduit d'échappement 46, et de l'air extérieur destiné à le remplacer est aspiré par le conduit d'air frais 36.
Lorsque les registres 48 et 38 sont complètement ouverts, un courant d'air très important est amené sur l'évaporateur 5, qui refroidit l'air; la chaleur récupérée est transmise par l'intermédiaire du condenseur 9 au courant d'air chaud du conduit 18. Le mélange de cet air frais avec l'air revenant dans la chambre 34 par le conduit 32 ne présente pas d'inconvénients, du fait qu'il assure ainsi un envoi convenable d'air frais à l'espace conditionné. En outre, l'air revenant du conduit 32 passe en partie sur l'évaporateur auquel il cède sa chaleur. Il en résulte qu'on maintient un rendement élevé dans toutes les conditions de fonctionnement.
On peut utiliser le dispositif à deux conduits avec de l'air sous pression élevée ou sous pression faible et, dans certains cas, on peut utiliser une installation auxiliaire d'échange de chaleur pour refroidir ou chauffer l'air dans les conduits. L'humidité est maintenue entre des limites très satisfaisantes, même dans des conditions de fonctionnement limites, et le dispositif fonctionne sans perte de rendement, malgré de grandes variations des charges internes de refroidissement, des températures extérieures et de l'humidité.
On a mentionné que l'évaporateur 8 dissipe la chaleur dans l'air, sensiblement au taux nécessaire au maintien des conditions optima dans l'installation. En outre, l'évaporateur 5 absorbe la chaleur de l'air provenant de l'extérieur et, dans l'installation décrite, la chaleur non absorbée est évacuée par le conduit d'échappement 46. Un avantage de cette installation est d'être simple et efficace, contenant la totalité des charges de chauffage et de refroidissement et qui traite celles-ci d'une manière entièrement automatique. Dans ce type décrit d'installation à deux conduits, l'air froid et l'air chaud sont mélangés pour être distribués aux diverses zones de l'espace conditionné.
On peut parfaitement appliquer certaines caractéristiques de la forme d'exécution décrite à des
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installations dans lesquelles le mélange partiel ou total de l'air chaud et de l'air froid s'effectue centralement, c'est-à-dire près de l'appareil de conditionnement. Quel que soit le type de distribution d'air, l'installation assure le refroidissement et le chauffage de l'air en compensant les .charges variables de chauffage et de refroidissement, ou bien l'une des charges peut être sensiblement constante. Une augmentation du débit de l'air froid ou de l'air chaud provoque d'une manière générale une augmentation du refroidissement ou du chauffage, selon le cas, sans retard anormal et sans refroidissement ou chauffage excessifs de l'un ou l'autre des courants d'air.
De même, on obtient une stabilité de fonctionnement lors d'une diminution d'une des charges ou des deux charges.
Dans la forme d'exécution représentée sur la fig. 2, l'installation et le fonctionnement général correspondant sont similaires à ceux de la fig. 1. Toutefois, on voit sur la fig. 2 que la totalité du courant d'air émis par le ventilateur 22 est refroidie par un évaporateur 85 qui s'étend sur la section totale du courant d'air, et qu'une cloison 87 divise les courants d'air circulant dans les conduits 18, 20 et se termine à gauche de l'évaporateur.
Sur la fi-. 2, le condenseur 9 est remplacé par un condenseur 89, et l'on a disposé dans le conduit 18 à gauche de l'ampoule 58 du thermostat un serpentin 91 de chauffage d'air, qui reçoit de la valeur lorsqu'on désire accentuer le chauffage de l'air, c'est-à-dire lorsque le chauffage provoqué par le condenseur 89 ne suffit pas à satisfaire la demande de chauffage. De ce fait, la totalité du courant d'air est refroidie par l'évaporateur et ensuite la fraction d'air amenée au conduit d'air chaud 18 est soumise à un réchauffage.
On peut, quand on le désire, raccorder le condenseur 89 en série avec le condenseur 8, ce qui permet de faire passer dans le conden- seur 89 la totalité de l'écoulement du réfrigérant refoulé par le compresseur. Grâce à cet agencement, le condenseur 89 est à même de dissiper la totalité de la chaleur du dispositif de réfrigération dans des conditions maxima de charge de chauffage. On a prévu un dispositif automatique pour fermer une soupape 93 d'alimentation en vapeur, montée dans le serpentin à vapeur 91, lorsque le thermostat 56 révèle que la charge de chauffage est assurée par l'effet de chauffage du condenseur 89.
Toutefois, lorsque la demande en chauffage n'est pas assurée par le condenseur 89, la soupape 93 s'ouvre, et l'alimentation en vapeur est alors dosée par étranglement de la soupape en fonction de la température de l'air qui est passé sur le serpentin 91.
Sur la fi-. 2, les éléments constitutifs de l'installation autres que ceux qu'on vient de mentionner sont identiques à ceux de la fig. 1, et le fonctionnement et la commande de l'installation de la fig. 2 sont identiques à ceux de la fig. 1, sauf mention contraire.
Dans l'installation décrite, on utilise de l'air comprimé, ce qui présente des avantages dans cet agencement particulier. En variante, on pourrait utiliser un dispositif de commande électrique pour une partie ou pour la totalité des éléments du dispositif.