CH663658A5

CH663658A5 - Dispositif de ventilation.

Info

Publication number: CH663658A5
Application number: CH2724/85A
Authority: CH
Inventors: Paul Tengesdal
Original assignee: Paul Tengesdal
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1985-06-27
Publication date: 1987-12-31
Also published as: CA1247450A; NO842611L; GB2160968A; NO154708B; DK160649C; DK160649B; DK251085D0; NO154708C; DK251085A; NL8501652A; JPS6115030A; AU4413185A; JPH0449019B2; GB2160968B; GB8514450D0; FI852381L; FI852381A0; DE3521959A1; US4688626A; SE8503148L

Description

L'invention se rapporte à un dispositif de ventilation utilisant la récupération de chaleur, du type défini dans le préambule de la revendication 1.

La ventilation des locaux dans un grand immeuble se fait le plus couramment au moyen d'un dispositif de ventilation central installé dans la maison ou dans l'immeuble, des conduits d'air étant prévus à partir de l'installation centrale pour aboutir aux divers locaux de l'immeuble. Le dispositif constitue un conditionnement d'air tout en permettant une récupération de chaleur, une filtration, un chauffage, un refroidissement et une humidification.

L'air conditionné ou l'air pur admis est guidé à travers l'ensemble de conduits vers les divers locaux et est soufflé dans ces locaux par des ouvertures de ventilation. L'air utilisé abandonne le local par le même dispositif, par l'intermédiaire d'un ensemble séparé de conduits et est évacué à l'extérieur.

Une autre méthode couramment employée consiste à installer des unités de ventilation séparées dans les locaux à ventiler. Cette solution ne nécessite par l'installation de conduits d'air dans l'immeuble et est souvent préférée dans des immeubles déjà existants où l'installation de conduits d'air serait difficile et coûteuse. Le meilleur emplacement pour une unité de ventilation est prévu sur une paroi extérieure du local, de telle façon que l'air provenant de l'extérieur soit aspiré dans le local à travers une ouverture ménagée dans la paroi extérieure. En hiver, l'air extérieur froid devra être réchauffé

approximativement à la température du local avant d'être soufflé dans celui-ci. L'air utilisé est souvent rejeté à l'extérieur, à la température du local, c'est-à-dire sans avoir été préalablement refroidi.

Le chauffage de l'air admis peut être notablement réduit par 5 récupération de chaleur, la chaleur provenant de l'air rejeté à l'extérieur étant transmise à l'air froid admis. Des échangeurs thermiques à plaques sont le plus couramment utilisés à cet effet, ceux-ci étant à la fois d'une construction et d'un fonctionnement simples pour des unités de ventilation de ce type adaptées aux faibles dimensions d'un io local. L'air admis est soufflé vigoureusement dans le local à travers une grille prévue sur la plaque supérieure de l'unité. L'air admis est brassé avec l'air du local, selon un effet d'agitation désigné par ventilation, par agitation ou par brassage. L'inconvénient des dispositifs de ventilation par agitation réside dans le fait que les matières polis luantes se trouvant dans l'air intérieur sont dispersées dans le local et ne s'échappent pas jusqu'à ce qu'elles parviennent à atteindre le voisinage de l'ouverture de décharge de l'unité. Il s'ensuit que des quantités importantes d'air pur sont requises pour que ce dispositif de ventilation fonctionne correctement, ce qui provoque par ailleurs 20 des courants d'air pouvant importuner les personnes se trouvant dans le local, lorsque l'air est soufflé avec une force relativement grande. Les agencements d'éclairage au plafond peuvent également exercer une influence défavorable sur la direction de l'écoulement de l'air dans le local, ce qui accroît les courants d'air.

25 S'il était possible de réduire la quantité d'air admis, les dimensions de l'unité pourraient être également réduites. Par ailleurs, même si l'unité avait les mêmes dimensions, on pourrait réaliser des conduits d'air plus petits, ce qui réduirait le bruit et permettrait aux divers composants de l'unité de fonctionner plus efficacement. Par 30 exemple, l'échangeur thermique à plaques fonctionnerait plus efficacement, c'est-à-dire serait en mesure de transférer à l'air d'admission davantage de chaleur provenant de l'air utilisé.

Un problème général se pose lorsqu'on utilise des échangeurs thermiques à plaques; en effet, lorsque l'air extérieur est froid, par 35 exemple se trouve à quelques degrés en dessous de la température de congélation, du givre se forme sur les lamelles dans les conduits d'écoulement d'air de sortie et ces derniers doivent être dégivrés en vue de maintenir l'effet de récupération de la chaleur. Cela ne peut se faire qu'en arrêtant l'unité jusqu'à ce que la glace ait fondu, ou 40 qu'en ouvrant une vanne de dérivation détournant l'air d'admission de l'échangeur thermique à plaques. Durant de telles périodes, un élément de chauffage auxiliaire doit assurer le chauffage complet, du fait que l'échangeur thermique à plaques ne fonctionne plus. Le groupe de chauffage doit alors être plus important en dimensions et 45 en puissance qu'il devrait l'être théoriquement dans les conditions où l'échangeur thermique à plaques fonctionnerait de façon constante. On doit en outre se débarrasser de la glace fondue, ce qui signifie que les unités de ventilation nécessitant un dégivrage doivent être raccordées à une évacuation d'eau.

so Les échangeurs thermiques à plaques ont un rendement sensiblement plus faible que d'autres dispositifs de récupération de chaleur de type connu, par exemple des échangeurs de chaleur rotatifs, qui constituent les dispositifs régénérateurs à récupération de chaleur et qui, contrairement aux échangeurs thermiques à plaques, sont égale-55 ment en mesure de transférer l'humidité aussi bien que la chaleur. Les échangeurs thermiques rotatifs, lesquels sont principalement utilisés dans des grandes installations de ventilation, sont d'une construction relativement compliquée et d'un coût bien trop élevé pour être utilisés dans de petites unités de ventilation adaptées aux dimen-60 sions d'un local.

Un autre type de dispositif régénérateur à récupération de chaleur est un échangeur thermique périodique, dans lequel les courants d'air respectifs circulent alternativement entre deux masses égales régénératrices. Les unités de récupération thermique périodi-65 que de la technique connue ne conviennent toutefois pas à l'emploi dans de petites unités destinées à la ventilation d'un seul local.

Le but général de la présente invention est de remédier aux inconvénients des dispositifs de ventilation connus, ou de les réduire

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sensiblement et, en particulier, d'obtenir une récupération efficace de chaleur dans un petit dispositif de ventilation du type défini dans le préambule de la revendication 1. Ce but est atteint grâce aux spécifications indiquées dans les parties caractérisantes de la revendication 1.

Le montage des ailettes, auquel les deux blocs échangeurs thermiques sont raccordés, permet une récupération à régénération de chaleur, avec modifications périodiques des écoulements d'air entre deux masses égales du régénérateur. Le dispositif de récupération de chaleur est donc à la fois simple et hautement efficace. De plus, le dispositif fonctionnera indépendamment de la température plus ou moins basse de l'air extérieur et c'est en fait aux températures extérieures les plus basses que les avantages de la récupération de chaleur seront les plus marqués.

Un dispositif de ventilation, réalisé sur la base d'une récupération de chaleur conformément à l'invention, est d'une construction simple. Le dispositif permet que l'air soit soufflé dans le local par ventilation par déplacement, de sorte que l'air entre dans le local à très faible vitesse, au travers d'une grande grille prévue dans le panneau frontal du dispositif. L'air admis se déplace lentement dans le local en suivant un parcours ascendant dans l'environnement des personnes ou autres sources génératrices de chaleur, pour atteindre ensuite le plafond où est disposée une bouche d'évacuation.

La ventilation du local au moyen du dispositif selon l'invention est sensiblement meilleure que celle obtenue au moyen d'unités d'agitateurs, ce qui nécessite des quantités d'air sensiblement plus faibles. Un autre avantage important réside dans le fait que l'air admis étant alimenté directement vers les personnes se trouvant dans le local, sans être brassé avec l'air chaud au niveau du plafond de ce local, l'effet de refroidissement de l'air extérieur se trouvera amélioré. C'est ainsi qu'en été, l'effet de refroidissement sera obtenu en grande partie par l'air extérieur et qu'on aura moins besoin d'une unité de refroidissement supplémentaire. Du fait qu'une ventilation par déplacement est plus efficace que d'autres méthodes correspondantes de ventilation, la quantité d'air admis peut être réduite sans diminuer notablement le rendement du dispositif. Le dispositif de ventilation selon l'invention comprenant l'échangeur de chaleur réglé par ailettes peut donc être construit suivant des dimensions proportionnellement plus petites, ce qui réduit les exigences d'encombrement et procure davantage de choix pour le positionnement du dispositif à l'intérieur du local. Le prix du dispositif est également moins élevé que celui d'unités connues de puissance identique. L'appareil n'a pas besoin d'être raccordé à une sortie d'évacuation d'eau et demande moins d'énergie pour le chauffage, ce qui réduit en conséquence l'installation électrique.

Le dispositif de ventilation selon l'invention comprend un dispositif à ailettes raccordé aux ensembles échangeurs de chaleur, dispositif qui est adapté pour régler simultanément deux courants d'air séparés de manière à modifier simultanément leur direction d'écoulement. Le dispositif à ailettes comprend un logement renfermant un arbre monté en rotation et portant deux paires d'ailettes ou de volets décalées axialement, les deux ailettes formant, dans chacune des paires, un angle aigu entre elles. L'une des ailettes dans chaque paire peut être disposée dans le même plan que l'ailette dirigée en sens inverse dans la seconde paire. L'arbre est adapté de manière à tourner périodiquement d'un angle de rotation correspondant à l'angle formé par les ailettes dans chaque paire. Les courants d'air d'admission et de sortie circulent simultanément à travers le logement, à l'intérieur de deux chambres séparées, une paire d'ailettes modifiant le sens d'écoulement de l'air admis et l'autre paire modifiant le sens d'écoulement de l'air sortant.

Les ailettes sont disposées dans le sens d'écoulement de l'air, si bien qu'il suffit d'avoir un petit angle de rotation de l'arbre pour changer les sens d'écoulement. Pour chaque courant d'air, une ailette d'une paire s'ouvre pour permettre le passage de l'air, tandis que l'autre se ferme simultanément; la même chose se produit en même temps pour l'autre courant d'air. Le dispositif à ailettes présente deux côtés de raccordement, l'un orienté vers les échangeurs de chaleur et l'autre orienté vers l'intérieur du local dans lequel sont montés le ventilateur aspirant et le ventilateur d'admission.

Sur le côté orienté vers les échangeurs de chaleur, les courants d'air modifient les ouvertures d'écoulement lorsque l'arbre à ailettes est entraîné en rotation, tandis que le courant d'air sur l'autre côté orienté vers le ventilateur aspirant et le ventilateur d'admission aura toujours la même ouverture d'écoulement. L'air évacué circulera donc toujours dans le logement des ailettes à travers la même ouverture d'écoulement, mais changera son ouverture d'écoulement à la sortie dudit logement. L'air admis change son ouverture d'écoulement à l'intérieur du logement à ailettes, mais présente toujours la même ouverture d'écoulement à la sortie dudit logement. De cette façon, les courants d'air changent périodiquement lorsque l'arbre à ailettes est en rotation et l'appareil fonctionne donc comme une unité de récupération de chaleur à régénération périodique.

L'invention sera maintenant décrite plus en détail, en référence au dessin annexé, illustrant à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention et sur lequel:

— la figure 1 illustre le positionnement de l'appareil au-dessous d'une fenêtre, sur une paroi extérieure d'un local, l'ensemble étant vu de l'intérieur du local;

— la figure 2 représente le dispositif vu à partir de l'extérieur de la paroi externe, montrant la présence d'un auvent contre la pluie, recouvrant les bouches de refoulement et d'admission, en vue d'empêcher toute entrée d'eau dans le dispositif;

— les figures 3 à 5 sont des vues en perspective du dispositif, les composants et recouvrements successifs ayant été retirés pour montrer les éléments intérieurs du dispositif;

— la figure 6 représente, à plus grande échelle, une coupe verticale du dispositif, en vue d'illustrer les éléments représentés à la figure 5 et le filtre visible à la figure 4, en plus des ouvertures des conduits pour la circulation des courants d'air à travers la paroi extérieure;

— la figure 7 est une vue en coupe suivant VII-VII de la figure 6, et

— les figures 8 à 11 sont des vues en perspective illustrant divers montages des ailettes, dans leur ensemble ou partiellement.

Le dispositif de ventilation 1 présente la forme d'une enveloppe parallélépipédique et est installé dans une paroi extérieure 2, au-dessous de fenêtres 3. Il est prévu juste en dessous du plafond 4 une vanne 5 destinée à la récupération de l'air utilisé A provenant du local. L'air évacué A alimente le dispositif en provenance de la vanne 5, par l'intermédiaire d'un conduit 6. L'ouverture d'admission du dispositif est désignée par 7.

L'air évacué A est soufflé à travers la paroi extérieure 2, tandis que l'air admis B est aspiré à partir de l'atmosphère extérieure dans l'unité 1, pour être ensuite soufflé dans le local par des moyens de soufflage 8, de construction connue en soi.

La bouche d'évacuation vers l'extérieur et la bouche d'admission de l'air venant de l'extérieur sont recouvertes d'un auvent 9 empêchant l'eau de pénétrer dans le dispositif. Le dispositif présente un panneau de commande 10 disposé sur la paroi avant et un couvercle amovible d'inspection 11. D'une façon connue en soi, un ventilateur aspirant 12 est prévu pour le refoulement de l'air venant du local, ainsi qu'un aspirateur d'admission 13 destiné à envoyer un courant d'air pur dans le local. Un filtre approprié 14 est prévu pour filtrer l'air admis B d'une façon connue en soi.

Le dispositif 1 comporte également, de façon connue, un échangeur de chaleur 15 transférant la chaleur de l'air évacué A à l'air admis B. Pour le chauffage supplémentaire de l'air admis, un élément de chauffage 16 est prévu à la sortie 13 de l'aspirateur d'air pur. L'échangeur de chaleur 15 comprend deux parties ou ensembles 15' et 15" qui sont disposés dans des compartiments séparés au moyen d'une cloison 17, l'air admis B et l'air évacué A circulant à travers l'échangeur de chaleur. Les courants d'air traversent la paroi extérieure 2 dans des conduits 18, 19.

Pour assurer une récupération de chaleur efficace au moyen de l'échangeur de chaleur 15(15', 15"), il est prévu un dispositif comportant des ailettes réglables pour les courants d'air évacué et d'air

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admis. Ce dispositif comprend un logement 20 à l'intérieur duquel un arbre 21 est monté en rotation, cet arbre portant deux paires d'ailettes 22,23 et 24,25 décalées axialement. Le logement 20 est divisé en deux chambres 26,27. La paire d'ailettes 22,23 se déplace à l'intérieur de la chambre 26 et la paire d'ailettes 24, 25 à l'intérieur de la chambre 27. L'arbre 21 peut être entraîné en rotation de telle façon que l'ailette 23 prenne la position représentée en 23' et l'ailette 22 prenne la position libérée par l'ailette 23. Du fait que toutes les ailettes 22-25 suivent la rotation de l'arbre commun 21, l'ailette 24 occupera de la même façon la position représentée en 24' et l'ailette 25 occupera la position libérée par l'ailette 24, comme cela est représenté à la figure 9. L'arbre 21 a donc effectué un déplacement d'un angle de rotation correspondant à l'angle entre les deux ailettes dans chaque paire 22, 23 et 24, 25.

Cette rotation de l'arbre 21 est adaptée pour se produire périodiquement, de telle façon qu'au cours d'une période, l'air évacué A pénètre dans le logement suivant un plan 28 et sorte de ce logement suivant un plan 29, cependant qu'en même temps, l'air admis B

pénètre dans le logement suivant un plan 30 et sorte de ce logement suivante un plan 32. Durant la période suivante, l'air évacué A' pénètre dans le logement suivant un plan 32 et sort suivant un plan 33, cependant qu'en même temps, l'air admis B' pénètre dans le s logement suivant un plan 34 et sort suivant un plan 31.

La rotation de l'arbre 21 a pour effet que l'air évacué circule, durant une période, à travers le bloc échangeur de chaleur 15", tandis que l'air admis B circule, pendant le même temps, à travers le bloc échangeur de chaleur 15'. Durant la période suivante, l'air évacué A' circule à travers l'échangeur de chaleur 15', tandis que l'air admis circule à travers l'échangeur de chaleur 15".

On obtient ainsi, par rotation de l'arbre 21, un échange périodique des courants d'air à travers deux masses égales de régénération. 15 Le dispositif de ventilation selon l'invention fonctionne donc non seulement comme dispositif de ventilation et de conditionnement d'air, mais également comme dispositif de récupération de chaleur avec régénération périodique.

R

2 feuilles dessins

Claims

663658 2 REVENDICATIONS

1. Dispositif de ventilation utilisant la récupération de chaleur, destiné à être installé dans une paroi extérieure (2) d'un local dont on doit assurer la ventilation, de telle façon que l'air évacué (A) s'échappe vers l'extérieur à travers ladite paroi, tandis que l'air pur admis (B) est aspiré vers l'intérieur à partir du dehors et alimente le dispositif de ventilation (1), où il est chauffé ou refroidi, avant d'être soufflé dans ledit local, le dispositif comprenant un ventilateur aspirant (12) destiné à maintenir un écoulement d'air sortant du local et un ventilateur d'admission (13) assurant un écoulement d'air vers l'intérieur du local, ainsi qu'un échangeur de chaleur (15) prévu pour la récupération de chaleur et transmettant la chaleur de l'air évacué sortant (A) à l'air pur admis (B), les courants d'air respectifs (A, B) étant alternés périodiquement à travers deux masses régénératrices égales (15', 15"), caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (15), qui comprend deux blocs échangeurs de chaleur séparés (15', 15"), est raccordé à un dispositif à ailettes présentant des ailettes réglables (22,23 et 24, 25) destinées à régler à la fois les courants d'air sortant et admis, lesdites ailettes étant montées sur un arbre commun entraîné en rotation (21), adapté pour tourner périodiquement d'un angle de rotation déterminé, de telle façon que, dans une position, l'air évacué (A) soit guidé à travers un premier desdits blocs échangeurs de chaleur (15' ou 15"), pendant que le courant d'air admis (B) est guidé en même temps à travers l'autre bloc échangeur de chaleur (15" ou 15') et que, dans une seconde position, les courants d'air respectifs (A, B) soient guidés à travers les blocs échangeurs de chaleur opposés.

2. Dispositif de ventilation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à ailettes comprend deux paires d'ailettes (22, 23 et 24,25) décalées axialement, montées sur l'arbre (21), chacune formant un angle aigu de même grandeur, de telle façon qu'une ailette (22) de l'une des paires se trouve dans le même plan qu'une ailette (25) dirigée en sens opposé de la seconde paire et que la seconde ailette (23) de la première paire se trouve dans le même plan que la seconde ailette (24) de la seconde paire (25), l'arbre (21) étant adapté de manière à tourner périodiquement d'un angle compris entre ses deux positions limites externes et correspondant à l'angle existant entre les ailettes dans chaque paire.