DOMAINE DE L'INVENTION
[0001] L'invention se rapporte au domaine général des systèmes de ventilation de locaux
à usage privé ou professionnel. Elle se rapporte plus particulièrement aux bouches
de ventilation qui équipent de tels systèmes.
CONTEXTE DE L'INVETION-ART ANTERIEUR
[0002] Dans le domaine des systèmes de ventilation et de ventilation de locaux l'utilisation
de bouches de ventilation, de bouches d'extraction en particulier, est largement répandue.
Par bouche de ventilation, on entend ici un dispositif servant de terminaison à l'extrémité
d'une canalisation de ventilation qui débouche dans un local, cette terminaison ayant
à la fois un rôle esthétique de masquage de l'orifice par lequel la canalisation débouche
dans le local et de diffusion, de limitation, de réglage ou encore de modulation,
du débit d'air circulant par cette ouverture. Ces bouches se rencontrent à la fois
en habitat individuel comme collectif, et dans les locaux à usage professionnel.
[0003] On connait de l'art antérieur des bouches d'extraction constituées comme de simples
ouvertures (bouches « trous »), qui constituent simplement une perte de charge, de
sorte que le débit d'air à travers une telle bouche est directement lié à la pression
en aval de ces dernières, sans régulation locale possible.
[0004] On connait également des bouches d'extraction dites « autoréglables » qui sont conçues
pour faire passer un débit quasi constant pour une pression pouvant varier dans une
plage limitée déterminée.
[0005] Ainsi, par exemple une bouche d'extraction peut être dimensionnée pour extraire 30m
3/h pour une dépression maintenue entre 50Pa et 160Pa. En dessous et au-dessus de cette
plage, le débit de 30m3/h ne sera plus inconditionnellement maintenu.
[0006] Dans la pratique, les technologies de régulation mises en œuvre dans ce type de bouches,
de type mécanique, associant une section de passage d'air réduite, avec des volets
et des ressorts, ont une précision limitée, de sorte qu'on observe des écarts de débit
sensibles, même sur sa plage de régulation. De plus, une pression minimale importante
est nécessaire pour le bon fonctionnement de la bouche, dû à la perte section de passage
d'air réduite nécessaire à la régulation.
[0007] On connait en outre des bouches d'extraction dites « Hygroréglables » qui sont équipées
d'une ouverture qui s'ouvre plus ou moins, en fonction d'une mesure d'hygrométrie
faite niveau même de la bouche. Usuellement, cette mesure est réalisée par une tresse
textile, agissant ici encore sur un système mécanique d'ouverture d'un volet d'une
section de passage d'air déjà réduite. Ces bouches sont conçues pour que le débit
soit fonction de l'humidité de l'air extrait, mais il est également très sensible
à la température du local et, surtout encore, fonction de la pression d'aspiration
en aval de la bouche.
[0008] On connait également des bouches d'extraction conçues, comme les bouches hygroréglables,
pour moduler le débit d'air qui les traverse au moyen d'un volet, mais pour lesquelles
le réglage de la position du volet dans l'orifice de la bouche répond à un autre critère,
qui peut être de qualité d'air (COV, CO2 par exemple), de présence d'un utilisateur
(capteur de mouvement, micro) ou encore d'une demande utilisateur (activation du grand
débit cuisine). De la même manière, ce type de bouche ne permet pas de réguler efficacement
le débit d'air évacué en fonction de la pression en aval de la bouche, car ce débit
est dépendant de la position du volet, mais également de la pression d'aspiration
en aval de la bouche.
[0009] De telles bouches ne régulent pas de manière satisfaisante, car dans le cas d'une
installation de ventilation centralisée, chaque bouche sera soumise à une pression
d'aspiration différente, selon sa position dans le réseau aéraulique. Il en résulte
que pour les mêmes conditions de besoin de ventilation (détection d'humidité, de présence
ou demande utilisateur), les débits ventilés par chacune des bouche seront différents.
[0010] On ne connait, à l'heure actuelle, aucun type de bouche capable de réguler en toute
circonstance, de manière efficace en termes de temps de réaction et de précision le
débit d'air qui la traverse lorsque la pression en aval de la bouche varie de manière
sensible. Or la variation de cette pression est une donnée inhérente au fonctionnement
des systèmes de ventilation, notamment ceux utilisant un groupe central de ventilation
auquel sont reliées les différentes bouches de ventilation indépendantes par l'intermédiaire
de conduits de ventilation de longueurs variables.
[0011] Généralement, en aval de ces bouches d'extraction, les systèmes de ventilation centralisés
sont dimensionnés et réglés à l'installation pour maintenir un régime de fonctionnement
adapté à répondre au besoin maximum de débit et de pression de l'installation. Il
peut s'agir par exemple d'un maintien d'une pression constante en aspiration du groupe
de ventilation, adapté à garantir une pression de fonctionnement minimale au niveau
de chacune des bouches de ventilation et en particulier au niveau de la bouche la
plus défavorisée en pression, lorsque toutes les bouches sont en position « ouvertes
» (c'est-à-dire en demande maximale de débit) et que les pertes de charge du réseau
aéraulique sont maximales.
[0012] Ainsi, lorsque peu de bouches d'extraction sont ouvertes, les pertes de charge du
réseau sont réduite, et un caisson de ventilation régulé à cette pression constante,
comme c'est souvent le cas, fournit bien plus de pression que nécessaire, y compris
au niveau de la bouche la plus défavorisée.
[0013] Cependant, il existe également des systèmes de ventilation dont la pression maintenue
croit avec le débit d'air ventilé et qui assurent le « besoin enveloppe » de l'installation.
Par besoin enveloppe, on entend la fourniture d'une pression satisfaisante et s'approchant
du besoin en pression à la bouche la plus défavorisée, et ce quel que soit le débit.
[0014] Ces systèmes quoique plus efficaces que les précédents d'un point de vue énergétique,
ne sont cependant pas optimums.
[0015] En effet, ce besoin enveloppe est par définition au-delà du besoin réel, ce besoin
réel ne pouvant pas être déterminé car la position des bouches qui s'ouvrent n'est
pas connue de manière exacte au moment de la conception ou de l'installation du groupe.
Un tel système n'est donc pas capable d'ajuster sa pression d'aspiration au juste
besoin de pression de la bouche la plus défavorisée.
[0016] On connait également un type de système de ventilation, dit à « pression ajustée
», notamment décrit dans le brevet français publié sous la référence
FR 2932552.
[0017] Ce système, plutôt dédié à de la ventilation collective, comporte un groupe de ventilation
modulé sur la base d'un capteur tout ou rien en fond de colonne, ou dit autrement,
placé sur les extrémités du réseau de gaines de ventilation. La modulation mise en
œuvre vise à déterminer le juste besoin en pression du réseau. Elle est fonction d'un
changement d'état dudit capteur visant particulièrement la bouche la plus défavorisée.
Différents niveaux de régulation sont abordés. Le caisson détaillé dans ce brevet
scrute le besoin et est ici régulé préférentiellement en pression constante à consigne
sans cesse variable.
[0018] Comme le décrit le brevet précédemment cité, ultérieurement dans la description de
notre demande en cours, cette modulation vise à diminuer la consigne de pression jusqu'à
ce qu'un changement d'état indique que la pression est insuffisante, ou le cas échéant
augmenter la consigne en pression jusqu'à ce qu'un changement d'état de ce capteur
indique que la pression fournie est suffisante sans être forcément excessive.
[0019] Par ailleurs, on connait aussi un type de système de ventilation, notamment cité
dans le brevet français publié sous la référence
FR 2930017, antérieur au brevet cité précédemment qui concerne en particulier une régulation
d'une installation de ventilation associant un groupe et des bouches de ventilation
autoréglables, c'est-à-dire des bouches régulant par elles-mêmes un débit fixe donné.
[0020] Ici, la régulation du caisson vise entre autre à détecter un niveau de pression optimal
par itérations successives de la modulation de la pression du groupe, et par scrutation
du débit, pour en déduire la plage de régulation commune de l'ensemble des bouches
de l'installation.
[0021] Ces systèmes permettent donc de réguler le caisson de ventilation centralisé à une
pression ajustée au juste besoin de la bouche la plus défavorisée ; cependant les
performances intrinsèques des bouches de ventilation font que le système n'est pas
optimum en termes de consommation et de précision de régulation du débit de chacune
des bouches.
[0022] US 5251815 divulgue le préambule de la revendication 1.
[0023] Ainsi on trouve actuellement des installations de ventilation fonctionnant avec des
groupes de ventilation selon les différentes modes de fonctionnement décrits précédemment,
auxquels sont raccordées des bouches d'extraction, par exemple hygroréglables. On
peut constater que dans de telles installations, selon le réseau de canalisation déployé,
certaines bouches d'extraction se trouvent favorisées et présentent un excès de pression
tandis que d'autres bouches d'extraction ont, au mieux, juste le niveau de pression
nécessaire pour garantir le débit minimal demandé, sachant que le débit d'extraction
de telle ou telle bouche peut évoluer en plus ou en moins car les différentes bouches
d'extraction constituant le système s'ouvrent et se ferment chacune en fonction de
sa propre mesure d'hygrométrie.
[0024] En fonction des systèmes de régulation du caisson de ventilation centralisé, il est
donc fréquent que la bouche la plus défavorisée présente un excès de pression, ou
bien encore qu'elle présente un défaut de pression si l'installation a été mal dimensionnée.
[0025] Ainsi avec les technologies des bouches de ventilation actuelles, il n'est pas possible
dans les systèmes de ventilation existants, de réguler de manière optimale la pression
imposée par le groupe de ventilation, de manière à garantir les débits corrects demandés
à chacune des bouches, tout en adaptant en permanence le régime de ventilation au
juste besoin, de manière à optimiser la gêne acoustique et la consommation du système.
PRESENTATION DE L'INVENTION
[0026] Un but de l'invention est de proposer une bouche de ventilation permettant de répondre
aux inconvénients décrits précédemment en assurant par elle-même, de manière complètement
autonome, une régulation fine et rapide du débit d'air qui la traverse pour une plage
de pression plus large, ce débit d'air étant régulé par rapport à une consigne fixe
ou une consigne ajustable en fonction de données externes telles que, notamment mais
non exclusivement, des mesures de la qualité de l'air intérieur (QAI).
[0027] Un autre but de l'invention est de proposer une bouche de ventilation présentant
des moyens permettant d'atteindre le but énoncé précédemment, qui soit capable d'assurer
le fonctionnement de ces moyens sans liaison filaire d'alimentation électrique ou
de communication pour en faciliter l'installation, et sans intervention régulière,
en particulier pour procéder à un changement des piles ou batteries, pour en faciliter
la maintenance.
[0028] A cet effet l'invention a pour objet une bouche de ventilation pour installation
de ventilation selon la revendication 1.
[0029] Selon différentes dispositions, chacune pouvant être considérée seule ou en combinaison
avec les autres, la bouche de ventilation peut comporter différentes caractéristiques
additionnelles. Ainsi :
Selon un mode de réalisation particulier de la bouche de ventilation selon l'invention,
le capteur de débit comporte une turbine aéraulique configurée pour être entrainée
en rotation par le flux d'air traversant le conduit, couplée mécaniquement à une génératrice
produisant un courant électrique alternatif dont la fréquence varie directement en
fonction de la vitesse de rotation de la turbine, le signal électrique produit par
la génératrice constituant à la fois la source d'énergie électrique autonome alimentant
en énergie le circuit de mesure et de commande et le signal électrique utilisé par
ledit circuit de mesure et de commande pour déterminer la valeur du débit d'air capté.
[0030] Selon une disposition de ce mode de réalisation particulier, le circuit de modulateur
de débit comporte un obturateur configuré pour obturer, sur commande de l'élément
de mesure et de commande, tout ou partie du conduit de circulation d'air de façon
à réguler le débit d'air à travers ce conduit; le circuit modulateur de débit étant
alimenté en électricité par la source d'énergie électrique autonome intégrée à la
bouche de ventilation.
[0031] Selon une autre disposition particulière de la bouche de ventilation selon l'invention,
le circuit modulateur de débit comporte des moyens pour appliquer une charge variable
au capteur de débit, la valeur de la charge appliquée étant commandée par le circuit
de mesure et de commande.
[0032] Selon une autre disposition particulière, également, le circuit électronique de mesure
et de commande est configuré de façon à transmettre une commande de fonctionnement
au circuit de régulation de débit, ladite commande étant déterminée, par comparaison
de la valeur de débit d'air mesurée avec une valeur de débit d'air de consigne donnée,
de façon à maintenir le débit mesuré à travers la bouche sensiblement égal à la valeur
de consigne.
[0033] Selon une autre disposition particulière, également, la bouche de ventilation selon
l'invention comporte en outre au moins un capteur permettant de déterminer un besoin
de ventilation spécifique dans la zone de l'espace où la bouche est installée, alimenté
en énergie électrique par la source d'énergie électrique autonome intégrée à la bouche
de ventilation et fournissant au circuit de mesure et de commande les mesures d'un
ou plusieurs paramètres rendant compte dudit besoin de ventilation spécifique, la
valeur de consigne de débit déterminant la commande du circuit modulateur de débit
étant définie en fonction des valeurs des paramètres mesurés par ledit au moins un
capteur.
[0034] Selon une autre disposition particulière, également, le capteur permettant de déterminer
un besoin de ventilation est un capteur de qualité d'air.
[0035] Selon une autre disposition particulière, le circuit électronique de mesure et de
commande est configuré pour transmettre, à un ou plusieurs destinataires, des informations
relatives au débit d'air mesuré et/ou à l'état de fonctionnement de la bouche de ventilation.
[0036] Selon une autre disposition particulière, également, le circuit de mesure et de commande
est configuré pour recevoir d'un ou plusieurs expéditeurs des informations relatives
à l'état de fonctionnement desdits expéditeurs et/ou des commandes de fonctionnement
destinées à modifier l'état de fonctionnement de la bouche de ventilation.
[0037] Selon une autre disposition particulière, enfin, le circuit de mesure et de commande
comporte des moyens de communication lui permettant de communiquer avec des éléments
distants par liaison sans fil.
[0038] Selon un deuxième aspect, l'invention a également pour objet une installation de
ventilation d'un bâtiment, qui comporte un groupe central de ventilation et au moins
une bouche de ventilation selon l'invention, chaque bouche étant reliée au groupe
central de ventilation par l'intermédiaire d'un réseau de gaines de ventilation, le
groupe central de ventilation étant configuré pour pouvoir faire varier son état de
fonctionnement en termes de pression et/ou de débit.
[0039] Selon un mode de réalisation particulier, pour lequel au moins certaines des bouches
de ventilation sont configurées pour transmettre, par liaison sans fil, des informations
relatives à leur état de fonctionnement et/ou les mesures de débit d'air réalisées
par les moyens dont elles sont équipées, le groupe central de ventilation comporte
un organe de commande configuré pour recevoir les informations transmises par chaque
bouche équipée et faire varier son état de fonctionnement en pression et/ou en débit
en fonction desdites informations.
[0040] Selon un mode de réalisation particulier de l'Installation de ventilation selon l'invention,
le groupe central de ventilation comporte des moyens pour mesurer le débit d'air le
traversant.
[0041] Selon un troisième aspect, l'invention a également pour objet un procédé de mise
en œuvre d'une installation de ventilation d'un bâtiment selon l'invention, ce procédé
comportant les étapes suivantes :
- Une phase d'initialisation durant laquelle on impose au groupe de ventilation un régime
de fonctionnement Rc0 lui permettant de fournir une pression donnée
- une phase itérative durant laquelle on analyse l'état de fonctionnement de l'installation
et on fait évoluer le régime de consigne Rc ou on le régime de consigne courant en
fonction du résultat de l'analyse.
[0042] Selon une disposition particulière, la phase itérative comporte pour chaque itération
l'exécution des étapes suivantes :
- Une première étape de mise en place d'une pression de fonctionnement correspondant
à un régime de consigne Rc donné;
- une deuxième étape d'attente de la stabilisation des variations dues au régime appliqué;
- une troisième étape d'acquisition et d'analyse de la valeur d'au moins un paramètre
de mesure lié à l'état de fonctionnement de l'installation dans son ensemble;
- une quatrième étape de modification de la valeur du régime de consigne correspondant
à la valeur actualisée de la pression de fonctionnement, en fonction de la valeur
de chaque paramètre considéré, acquise lors de l'étape d'acquisition.
- une cinquième étape de mémorisation, placée après la deuxième étape, durant laquelle
on mémorise plusieurs valeurs successives d'au moins un paramètre de fonctionnement
de l'installation, ces valeurs étant mémorisées au cours des itérations précédant
l'itération considérée ;
l'exécution de la troisième étape étant, pour une itération donnée, suivie par l'exécution
de la quatrième étape ou par l'exécution de la seconde étape suivant les résultats
de l'analyse effectuée.
[0043] Selon l'invention, la quatrième étape de modification du régime de consigne Rc modifie
la valeur dudit régime d'un incrément ΔR négatif ou positif selon que la variation
de la valeur du ou des paramètres pris en compte pour l'analyse est conforme ou non
à une valeur de référence.
[0044] Selon une disposition particulière, pour laquelle l'installation de ventilation selon
l'invention comporte un groupe de ventilation équipé de moyens de mesure du débit
de l'air qui traverse le groupe, la troisième étape d'analyse de la phase itérative
comporte une opération de mesure du débit d'air et d'analyse de la variation de cette
valeur au fil des itérations.
[0045] Selon une disposition particulière, pour laquelle l'installation de ventilation selon
l'invention comporte un groupe de ventilation équipé de moyens assurant une liaison
entre le groupe de ventilation, et des bouches de ventilation transmettant chacune
par liaison sans fil une information relative à son état de fonctionnement, la troisième
étape d'acquisition et d'analyse comporte une opération lecture de l'information d'état
transmise par chacune des bouches de ventilation considérées et de comparaison de
cet état avec un état de référence donné.
[0046] Avantageusement, les bouches de ventilation selon l'invention présentent un système
autonome de régulation de débit plus précis que les bouches de ventilation existantes,
y compris les bouches existantes à débit autorégulé mécaniquement.
[0047] Les bouches de ventilation selon l'invention permettent de plus de réaliser, au niveau
des installations de ventilation, à la fois un gain acoustique important et un premier
gain énergétique significatif, du fait de leur capacité à travailler avec des niveaux
de pression plus faibles.
[0048] Elles permettent en outre de réaliser un second gain énergétique important par la
régulation fine du débit qu'elles permettent, dans la mesure où la quasi-totalité
des bouches implantées présente un excès de pression qui conduit les bouches actuelles
(qui ne sont pas régulées en débit) à faire passer un débit d'air plus important que
celui normalement requis et ce, particulièrement en installation collective,. De ce
fait de l'air chaud est inutilement extrait et envoyé à l'extérieur, ce qui constitue
en hiver une déperdition d'énergie préjudiciable, tant pour l'énergie de ventilation
que pour l'énergie de chauffage.
[0049] Les bouches de ventilation selon l'invention présentent, par ailleurs, des fonctionnalités
accrues dans la mesure où, du fait de la présence d'une source autonome d'alimentation
électrique, il est possible d'apporter de nouvelles fonctionnalités aux occupants
du bâtiment ou d'augmenter les performances de l'installation de ventilation sans
avoir nécessairement à tirer des câbles de connexion ou à prévoir la mise en place
d'une alimentation par piles ou batteries par nature non autonome et nécessitant un
entretien régulier (recharge ou remplacement).
DESCRIPTION DES FIGURES
[0050] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la
description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent
:
- la figure1, un synoptique présentant les éléments fonctionnels composant une bouche
de ventilation selon l'invention;
- les figures 2 à 4, des représentations schématiques de la structure d'une bouche de
ventilation selon l'invention, dans une forme de réalisation particulière prise comme
exemple;
- la figure 5, une représentation schématique d'une variante de réalisation de la bouche
de ventilation illustrée par les figures 2 à 4 ;
- la figure 6, une illustration schématique représentant les diagrammes (débit/pression)
relatifs à un instant donné à une installation de ventilation selon l'invention;
- la figure 7, un organigramme de principe du procédé permettant de moduler le régime
de fonctionnement d'une installation de ventilation comportant des bouches de ventilation
selon l'invention ;
- la figure 8, une illustration schématique illustrant le principe de fonctionnement
du procédé selon l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0051] Comme cela a été dit précédemment l'invention consiste, selon un premier aspect,
en une bouche de ventilation à débit d'air autorégulé, intégrant des moyens lui permettant
de réguler de manière fine et rapide le débit d'air qui la traverse et ce pour une
plage de variation de la pression d'aspiration donnée appliquée en aval de celle-ci.
[0052] Ces moyens permettent de prendre en compte dans la boucle de régulation, outre une
mesure de débit d'air traversant la bouche, des informations complémentaires de nature
à faire évoluer la consigne de débit prise en compte pour la régulation du débit.
[0053] A cet effet, la bouche de ventilation 10 selon l'invention comporte principalement,
comme l'illustre fonctionnellement la figure 1, un conduit de circulation d'air 11,
également appelé manchette, destiné à être raccordé à l'extrémité d'une canalisation
du système général de ventilation.
[0054] Cette bouche de ventilation 10 comporte également au moins un capteur de débit d'air
12, porté par cette bouche et configuré pour capter le flux d'air circulant dans la
bouche et convertir le flux d'air capté en un signal électrique 18 dont une caractéristique
mesurable est directement fonction du débit du flux d'air intercepté par le capteur
12.
[0055] La bouche de ventilation 10 selon l'invention comporte encore un circuit de mesure
et de contrôle 13 également porté par cette bouche, et configuré pour analyser le
signal électrique 18 produit par le capteur de débit 12 et déterminer la valeur du
débit correspondant au signal traité.
[0056] La bouche de ventilation 10 selon l'invention comporte en outre une source autonome
de production d'énergie électrique 14 capable d'alimenter l'ensemble des éléments
de la bouche nécessitant une alimentation en électricité.
[0057] Par source autonome de production d'énergie, on entend ici une source capable de
produire de l'énergie électrique sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une quelconque
intervention pour assurer son fonctionnement. Cette source peut par exemple être de
nature aéraulique ou photovoltaïque.
[0058] La bouche de ventilation 10 selon l'invention comporte également un circuit de modulation
de débit d'air 15, porté par cette bouche et alimenté par la source d'alimentation
autonome de la bouche 14. Ce circuit comporte des moyens pour faire varier le débit
d'air traversant la bouche, la variation de débit étant commandée par le circuit de
mesure et de commande 13 à travers un signal de commande 19 délivré par ce dernier.
Selon le mode de réalisation considéré, ces moyens peuvent être configurés pour moduler
eux-mêmes le débit d'air à travers la bouche en obturant plus ou moins cette dernière.
Alternativement, ces moyens peuvent être configurés pour appliquer une charge variable
au capteur de débit 12. Cette charge variable peut, selon la structure du capteur
de débit 12 considéré, consister en une charge mécanique ou électrique variable agissant
sur le capteur de débit 12 de façon à modifier son comportement pour qu'il altère
le passage du flux d'air à travers la bouche de ventilation et limite ainsi le débit.
La valeur de la charge appliquée est dans ce cas commandée par le circuit de mesure
et de commande 13.
[0059] Le circuit de mesure et de commande 13 est configuré de façon à élaborer une commande
de variation de débit 19 fonction notamment du débit mesuré au moyen du capteur de
débit.
[0060] Cette commande est élaborée principalement en comparant le débit mesuré avec une
valeur de débit de consigne mémorisée au niveau du circuit de mesure et de commande
13. Il peut donc s'agir d'un type d'asservissement du débit circulant au travers de
la bouche.
[0061] Selon le mode de réalisation considéré, cette consigne peut être une consigne fixe
ou une consigne choisie dans une table en fonction de paramètres complémentaires transmis
au circuit de mesure et de commande 13.
[0062] Ces paramètres complémentaires peuvent notamment provenir d'autres capteurs que le
capteur de débit, capteurs également intégrés à la bouche de ventilation ou disposés
dans le local à ventiler, et dont la fonction est de renseigner la bouche de ventilation
sur un besoin de ventilation dans la zone de l'espace où la bouche de ventilation
est placée, ou bien dans une autre zone de l'espace où la bouche de ventilation est
disposée.
[0063] Ils peuvent par exemple consister en une mesure effectuée par un capteur additionnel
16 porté par la bouche 10 et alimenté par la source d'alimentation autonome de la
bouche 14, ce capteur 16 fournissant une mesure relative à la qualité de l'air traversant
la bouche 10 ou QAI (capteur de CO
2, d'humidité, de température, de COV, compteurs de particules, ...). Dans un tel cas,
la valeur de la commande de débit 19 appliquée au circuit de modulation de débit est
déterminée par le circuit de mesure et de commande 13 à partir d'une loi de variation
de la valeur de consigne de débit (Q) en fonction de la qualité de l'air (QAI) traversant
la bouche (Q= f(QAI)). Cette loi est par exemple mémorisée sous forme d'une table
au niveau du circuit de mesure et de commande 13.
[0064] Ils peuvent encore consister en une information d'état de nature à influer sur le
fonctionnement de la bouche de ventilation 10. Cette information d'état peut par exemple
indiquer la présence d'individus dans l'espace ventilé par la bouche de ventilation
considérée, présence détectée par un capteur de présence. Elle peut aussi correspondre
à une consigne d'un utilisateur, par exemple l'activation manuelle de la « surventilation
cuisine » au niveau d'une bouche de ventilation placée dans une cuisine. Elle peut
également, par exemple, consister en une information relative à l'entrée dans une
période particulière de la journée information pouvant être délivrée par une horloge
interne à la bouche de ventilation, information qui peut en outre être actualisée
par un organe de gestion central du système de ventilation auquel la bouche est intégrée.
Dans ce cas la bouche de ventilation selon l'invention est préférentiellement équipée
de moyens de communication 17, moyens de communication sans fil préférentiellement,
lui permettant d'échanger des informations avec des éléments externes.
[0065] Selon l'invention, les différents moyens décrits précédemment sont portés par la
bouche 10. Ils sont agencés et reliés les uns aux autres de telle façon que le signal
électrique 18 produit par le capteur de débit soit transmis au circuit de mesure et
de commande 13 et soit traité par ce dernier de façon à déterminer le débit courant
d'air à travers la bouche et à élaborer la commande 19 à transmettre au circuit de
modulation de débit 15 de façon à ajuster le débit de la bouche 10 à une valeur sensiblement
égale à la valeur de consigne déterminée.
[0066] Ainsi, à la différence de ce qui se passe dans les systèmes de ventilation de l'état
de l'art, la régulation du débit d'air traversant la bouche de ventilation 10 selon
l'invention est une régulation en boucle fermée, réalisée à partir d'un débit mesuré,
par des moyens connus de l'homme de métier. Cette régulation autorise un fonctionnement
dans une plage de pression sensiblement plus large et pouvant surtout s'initier à
plus bas niveau de pression, s'étendant par exemple de 10 à 200 Pa, la pression minimale
de fonctionnement étant uniquement liée à la perte de charge de la bouche, et notamment
à sa récupération d'énergie.
[0067] Il est à noter que selon la forme de réalisation considérée les différents éléments
de la bouche de ventilation selon l'invention, à savoir le capteur de débit d'air
12, le circuit de mesure et de contrôle 13, le circuit de modulation du débit d'air
15 et la source autonome de production d'énergie électrique 14 peuvent être configurés
pour être logés à l'intérieur du conduit de circulation d'air, la manchette, 11. Il
en va de même pour le capteur de qualité d'air 16.
[0068] Les figures 2 à 5 présentent de manière schématique un exemple de réalisation particulier
d'une bouche de ventilation 10 selon l'invention. Ce mode de réalisation particulier
est présenté ici pour mettre en évidence les caractéristiques avantageuses de ce premier
aspect de l'invention et n'a nullement pour objet d'en limiter la portée ou l'étendue.
[0069] Selon ce mode de réalisation pris comme exemple, le dispositif selon l'invention
consiste en une bouche de ventilation 100 destinée à être fixée à une gaine d'extraction
d'air 200, le flux d'air étant illustré par des flèches sur la figure 2A, est associée
à un dispositif de détection d'au moins un paramètre de l'air, à savoir le débit d'air
dans la gaine 200, porté par la bouche.
[0070] La bouche de ventilation 100 selon l'invention comporte ici une plaque de façade
esthétique 100A formant la surface externe frontale destinée à être visible dans la
pièce du local et solidarisée à une manchette 100B tubulaire formant un conduit de
circulation d'air, destinée à être emboîtée dans un orifice d'une paroi M, comme illustré
sur la figure 2, et à l'extrémité de laquelle est fixée par emboîtement la gaine 200,
elle-même connectée à un réseau aéraulique relié à un groupe de ventilation centralisé
de type ventilation mécanique contrôlé.
[0071] La bouche de ventilation 100 comporte également un capteur de débit d'air, remplissant
la fonction du capteur 12 de la figure 1, qui comporte lui-même un dispositif de détection
du débit d'air constitué par une turbine 300 disposée à l'arrière de la surface frontale
externe 100A et plus précisément, dans ce cas à proximité de l'extrémité de la manchette
100B connectée à la gaine de ventilation 200. Cette turbine 300 est une turbine hélicoïde
dont l'axe de rotation est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal AA de la bouche.
[0072] Le capteur de débit d'air comporte également une génératrice 500A dont l'axe est
solidarisé par emboitement à l'axe de la turbine 300. La génératrice 500 assure la
conversion de la rotation de la turbine 300 en un signal électrique, de type alternatif.
Plus précisément, la génératrice 500 comporte un aimant permanent en rotation à l'intérieur
de l'espace délimité par un ensemble de bobines.
[0073] La bouche de ventilation 100 selon l'invention comporte également un dispositif de
traitement électronique, remplissant les fonctions du circuit de mesure et de commande
17 de la figure 1, qui comporte une carte électronique 500B équipée d'un circuit microcontrôleur,
connectée électriquement à la génératrice 500A. Cette carte électronique 500B assure
:
- la récupération de l'énergie produite par la génératrice 500A, par conversion électrique
en un signal de tension continue et stable, au moyen par exemple d'un circuit constitué
d'un pont de diodes redresseur de tension et d'un convertisseur de tension ;
- la mesure du débit d'air par mesure de la fréquence du signal alternatif généré par
la rotation de la génératrice 500A, entraîné par la turbine 300;
- le stockage éventuel de l'énergie électrique récupérée et non utilisée à un instant
donné. Ce stockage de l'énergie électrique est par exemple réalisé au moyen d'un condensateur,
d'une batterie, d'un accumulateur ou d'un dispositif similaire intégré au dispositif.
[0074] La génératrice 500A du capteur de débit d'air et la carte électronique 500B du circuit
de mesure et de commande sont ici logés dans un carter 500C, solidarisé à la bouche
de ventilation 100 au moyen de pattes 500D emmanchées, collées ou soudées à l'ensemble
de manchettes 100B, de façon centrée sur l'axe longitudinal AA de la bouche de ventilation
100.
[0075] Ainsi, en fonctionnement, le groupe de ventilation mécanique contrôlé créant une
pression d'aspiration dans le réseau aéraulique du système, un débit d'aspiration
est donc créé au niveau de chaque bouche 100 du système. Ce débit d'air met en rotation
la turbine aéraulique 300 et, par suite, la génératrice 500A, qui fournit à la carte
électronique 500B une indication de débit ainsi que de l'énergie électrique, sous
la forme d'un signal électrique dont la fréquence correspondant à la fréquence de
rotation de la turbine.
[0076] Le microcontrôleur mesure le signal électrique produit par la génératrice 500A, pour
déterminer sa fréquence et en déduire la vitesse de rotation du générateur 5A. Afin
de faciliter la mesure de fréquence le microcontrôleur peut au préalable traiter le
signal fourni par tout procédé de traitement approprié.
[0077] Comme cela a été dit précédemment le génératrice 500A constitue donc ici, à la fois,
le capteur et la source d'énergie de la bouche de ventilation 100.
[0078] Il est à noter que le débit d'air est généralement sensiblement proportionnel à la
vitesse de rotation d'une turbine hélicoïde de manière générale. La détermination
de la vitesse se fait donc de manière simple à partir de la mesure de la fréquence
du signal fourni par la génératrice 500. Cependant dans le cas où la vitesse de rotation
ne serait pas proportionnelle, selon le comportement aérodynamique de la bouche de
ventilation 100, la détermination de la vitesse peut se faire par une loi mathématique
non linéaire, ou encore un tableau de valeur prédéterminé, de type modélisation par
exemple.
[0079] Afin d'assurer l'alimentation électrique des différents éléments, la bouche 100 comporte
un convertisseur de tension, disposé en aval de du générateur 500A, sur la carte électronique
500B par exemple. Ce convertisseur a pour rôle de transformer le signal alternatif
produit par la génératrice en tension continue stabilisée, une tension de 3,3 Volt
par exemple. Ce convertisseur peut consister en un composant unique, ou bien être
constitué d'un pont redresseur de tension à diodes, associé à un convertisseur de
type « Buck-Boost », qui est une alimentation à découpage qui convertit une tension
continue donnée en une tension continue stabilisée de plus faible ou plus grande valeur.
[0080] L'alimentation ainsi réalisée alimente le microcontrôleur de la carte électronique
500B, via un condensateur, dont le rôle est de stabiliser et stocker de l'énergie.
[0081] Ce condensateur peut être dimensionné de manière à servir de stockage d'énergie pour
permettre au système de fonctionner pendant un temps donné, une heure par exemple,
en l'absence d'alimentation fournie par la génératrice 500A. Cependant, de manière
préférée, c'est un second moyen de stockage que l'on dimensionne pour cette fonction,
ce second moyen de stockage, directement connecté au convertisseur ou au microcontrôleur,
permet une meilleure gestion du stockage d'énergie et des appels de courant.
[0082] Afin d'assurer l'alimentation électrique des différents éléments, la bouche 100 peut
comporter, alternativement, un simple système de redressement stabilisé en tension
par une capacité auquel peut être adjoint un organe de type interrupteur, permettant
de couper l'alimentation du système une fois le condensateur chargé afin d'éviter
une surtension et de le remettre en charge, lorsque sa charge diminue. Ce système,
moins onéreux, est cependant moins performant.
[0083] La bouche de ventilation 100, ainsi équipée d'un dispositif de récupération d'énergie
constitué de sa génératrice 500A et de son dispositif convertisseur de tension décrit
précédemment, assure avantageusement son auto-alimentation électrique.
[0084] Il est à noter que la turbine 300 est préférentiellement dimensionnée au plus grand
diamètre possible dans l'ensemble de manchettes 100B, de façon à assurer une optimisation
des pertes de charges. Son profil aérodynamique lui permet de plus d'être mise en
rotation au plus petit débit de fonctionnement souhaité. La manchette 100B a par ailleurs
comme illustré sur les figures 2 à 5 un diamètre constant.
[0085] De manière alternative, cependant, et notamment en fonction de la plage de débit
traversant la bouche, on peut utiliser un diamètre de turbine plus petit, associé
à une forme convergente pour la manchette 100B, cette forme convergente permettant
à la turbine 300 de bénéficier de vitesses d'air plus importantes à faible débit,
et d'abaisser ainsi son débit minimal de fonctionnement. De manière alternative également,
si la plage de débit le permet, la turbine 300 peut présenter ne surface frontale
significativement inférieure à la section de passage d'air, et être logée dans une
veine de fluide spécifique, parallèle à la veine de fluide principale de la manchette100B.
[0086] Comme on peut le constater sur les figures 2 à 4, dans l'exemple de réalisation décrit
ici, la bouche de ventilation 100 comporte également un agencement de modulation du
débit associé à un moteur électriquement alimenté par la bouche, l'ensemble assurant
les fonctions du circuit modulateur de débit circuit de modulation de débit d'air
15 de la figure 1.
[0087] Cet agencement de modulation du débit comporte deux volets pivotants pilotés par
le dispositif de traitement de la carte électronique 500B.
[0088] Les deux volets de modulation 600A et 600B sont configurés et agencés de façon à
selon un axe perpendiculaire à l'axe longitudinal AA.
[0089] La forme de ces volets est par ailleurs étudiée, comme l'illustre la vue en perspective
de la figure 4, pour permettre une obturation maximale de la manchette en position
de fermeture, et une ouverture maximale en position d'ouverture, de manière à limiter
les pertes de charge du système.
[0090] Les volets 600A et 600B sont actionnés par l'intermédiaire d'un moteur 600D, autoalimenté
par la bouche de ventilation, et dont l'arbre de rotation fileté forme une vis sans
fin qui assure la translation d'un écrou 600C lié aux volets.
[0091] Le moteur 600D peut être un moteur de type à courant continu à balais, ou bien encore
un moteur pas à pas, pour une meilleure précision de positionnement des volets.
[0092] Le pivotement des volets est ici assuré par un agencement de butées 500D et d'un
ressort de rappel 600E comme illustré sur les figures 2 et 3.
[0093] Plus précisément, le carter central 500C de la bouche de ventilation 100 est prolongé
en partie avant par un embout 400 ajouré longitudinalement selon l'axe longitudinal
AA, dans lequel coulisse un écrou 600C bloqué en rotation. Cet écrou 600C est mécaniquement
associé aux deux volets de modulation 600A et 600B, ou bien encore les volets de modulation
peuvent être réalisés en une seule pièce, intégrant l'écrou, comme représenté à la
figure 4.
[0094] Dans cette pièce, réalisée préférentiellement en plastique, est intégré l'écrou hexagonal
600C, dans un emplacement à sa dimension, pour le bloquer en rotation. Une contre-forme
de positionnement de l'écrou 600C est liée à l'embout 400 par une charnière de type
film, pour venir se fixer par un clip, et ainsi enfermer l'écrou 600C dans son logement.
[0095] Les volets de modulation 600A et 600B sont également intégrés à cette pièce par une
charnière de type film.
[0096] Une fois en place dans l'embout 400 ajouré, cet ensemble est relié à un moteur axial
600D par un arbre fileté, mis en rotation par ce moteur, et en lien avec l'écrou 600C.
[0097] Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le moteur 600D est lié mécaniquement au
carter 500C, pour empêcher sa translation et sa rotation, par exemple par la forme
de son emplacement dans ce carter.
[0098] Ainsi, lors de la mise en rotation du moteur 600D, l'axe va permettre de faire avancer
ou reculer l'écrou 600C, dont la rotation est bloquée par l'embout 400 ajouré.
[0099] Les volets de modulation 600A et 600B sont par ailleurs équipés d'un moyen de mise
en position par défaut en position rabattue telle que représentée sur la figure 3,
de préférence un simple ressort 600E mis en place de part et d'autre de l'axe longitudinal
AA de la bouche, de manière à les mettre en contrainte l'un vers l'autre.
[0100] En outre, une forme arrondie 500D sur le carter 500C assure par un contact de butée
ponctuel le pivotement des volets de modulation 600A et 600B. De manière alternative,
le système vis-écrou et plus précisément le déplacement de l'écrou 600C étant irréversible,
on pourrait remplacer l'agencement butée et ressort par une liaison de type rotule
annulaire entre les volets 600A et 600B et le carter 500C.
[0101] Ainsi, dans l'exemple de réalisation présenté ici, et étant donné la structure pivotante
décrite précédemment, l'ouverture ou la fermeture des volets de modulation 600A et
600B est assurée en commandant la rotation du moteur 600D par l'intermédiaire de la
carte électronique 500B elle-même alimentée par la génératrice 500A.
[0102] De la sorte, le pivotement des volets de modulation 600A et 600B qui constituent
l'agencement de modulation du débit est entraîné par le déplacement d'un dispositif
(le moteur 600D couplé au mécanisme de pivotement des volets) également alimenté par
ce dispositif de récupération d'énergie décrit précédemment. La régulation de la position
des volets se fait donc, de manière autoalimentée également, au moyen de la génératrice
500A et ce, sur la base d'une information de débit fournie par la même génératrice.
[0103] La position des volets est typiquement régulée pour obtenir un débit constant au
niveau de la bouche 100, quelle que soit la pression d'aspiration du réseau, dans
une certaine plage de pression cependant.
[0104] Plus précisément, la régulation du débit est réalisée en asservissant la position
des volets à une position de consigne qui est fonction de la mesure de débit réalisée.
[0105] La figure 5 représente une variante de l'exemple de réalisation de la bouche de ventilation
selon l'invention décrit précédemment et illustré par les figures 2 à 4.
[0106] La structure de cette variante diffère uniquement du mode de réalisation décrit précédent,
par l'ajout d'un capteur de qualité de l'air intérieur 700, similaire fonctionnellement
au capteur 16 de la figure 1, qui peut être un capteur d'humidité, de CO
2 ou de composés organiques volatiles (COV).
[0107] Ce capteur 700 est placé dans le carter 500C et, de préférence, directement monté
sur la carte électronique 500B, pour des questions de coût en particulier.
[0108] Il est positionné dans le système de manière adéquate pour mesurer la grandeur souhaitée,
sans être perturbé par l'environnement (fluide, lumière, vitesse d'air, ou encore
température ambiante).
[0109] Afin de permettre au capteur 700 d'entrer en contact avec l'air traversant la bouche,
une ouverture 700A est par ailleurs réalisée dans le carter 500C, une étanchéité périphérique
étant réalisée au niveau du capteur par exemple au moyen d'un ajustement de pièce
plastique, ou bien encore par un élément en mousse ou autre matériau. Cette étanchéité
permet ainsi de faire en sorte que le capteur soit sensible à la qualité d'air traversant
la bouche, tout en évitant que celui-ci ne rentre dans le compartiment contenant la
carte électronique de pilotage, évitant ainsi les risques liés aux poussières et à
l'humidité.
[0110] Le capteur de qualité de l'air intérieur 700 est également alimenté par le dispositif
de récupération d'énergie précédemment décrit.
[0111] Il fournit à la carte électronique 500B, qui intègre notamment une unité de calcul
(microcontrôleur), une information relative à la qualité de l'air qui pourra être
prise en compte par cette dernière pour moduler la valeur du débit de consigne imposé
à la bouche, valeur calculée selon une loi donnée ou sélectionnée parmi différentes
valeurs préétablies et mémorisées dans une table. La mise en place de ce capteur complémentaire
700 permet ainsi au dispositif de calcul d'intégrer deux niveaux de régulation amenant
à définir la position des volets, à savoir un premier niveau en fonction d'une mesure
de débit d'air, de manière à obtenir un débit constant, sensiblement égal au débit
de consigne ; et un second niveau en fonction d'une mesure de qualité d'air, qui détermine
ce débit de consigne.
[0112] Le dispositif de traitement électronique peut ainsi moduler la position des volets
de modulation de débit pour obtenir un débit souhaité, débit qui dépend du niveau
de qualité d'air interne mesuré dans l'air traversant la bouche. Le microcontrôleur
de la carte électronique 500B peut ainsi réaliser un asservissement de l'agencement
de modulation du débit par comparaison entre un débit de consigne et une mesure du
dispositif de détection du débit d'air, de façon à obtenir un débit traversant la
bouche sensiblement égal à un débit de consigne qui prend en compte les résultats
de mesure fournis par le capteur 700.
[0113] Il est à noter, qu'en alternative ou en complément de ce capteur de qualité d'air
700, directement en relation de fluide avec l'air ambiant, la bouche de ventilation
100 décrite ici à titre d'exemple de réalisation peut également intégrer des capteurs
liés à la présence de l'utilisateur, comme par exemple un détecteur de présence infrarouge,
ou encore un capteur acoustique.
[0114] Il est à noter également que la bouche de ventilation décrite ici à titre d'exemple
est une bouche d'extraction d'air, l'air circulant dans la bouche depuis l'espace
ventilé vers la gaine de ventilation. Cependant cet exemple de réalisation permet
aisément de comprendre que la bouche de ventilation selon l'invention peut être conçu
sur le principe décrit dans le texte qui précède pour fonctionner en bouche d'extraction
d'air ou comme bouche d'insufflation d'air. La différence de structure concerne seulement
l'agencement du capteur de débit d'air, la turbine 300 dans l'exemple de réalisation
précédent, qui doit être placé dans le conduit de circulation d'air de façon à permettre
une récupération d'énergie optimale à partir du flux d'air circulant dans la bouche.
Les sens de l'air, les termes amont et aval seront aisément permutés par l'homme de
métier pour adapter l'invention décrite ici, en une bouche d'insufflation.
[0115] Selon un deuxième aspect, l'invention consiste également en une installation de ventilation
pour un bâtiment intégrant une ou plusieurs bouches de ventilation selon l'invention,
telles que décrites précédemment.
[0116] Par bâtiment on entend ici une structure fermée, dont l'espace intérieur est éventuellement
cloisonné, dans laquelle sont délimitées différentes zones d'espace dans lesquelles
les bouches de ventilation 10 sont placées.
[0117] L'Installation de ventilation selon l'invention comporte, de manière traditionnelle,
un groupe central de ventilation localisé à un endroit donné du bâtiment, configuré
de façon à pouvoir moduler son régime de fonctionnement de manière à moduler la pression
et/ou le débit d'aspiration au niveau de son raccordement audit réseau.
[0118] Elle comporte également une ou plusieurs bouches de ventilation 10 disposée à des
emplacements déterminés, le groupe de ventilation étant relié à ces bouches par l'intermédiaire
d'un réseau de canalisations (canalisations de communication de fluide) auquel chacune
des bouches 10 est raccordée.
[0119] Cependant, à la différence d'une installation de ventilation traditionnelle les bouches
de ventilation utilisées sont des bouches de ventilation 10 selon l'invention, de
sorte que chacune des bouches est capable de réguler son débit indépendamment de la
pression régnant à sa sortie, c'est à dire à proximité de la jonction entre la bouche
et la gaine de ventilation à laquelle elle est raccordée, et ce dans sa plage de pression
de fonctionnement.
[0120] L'utilisation de bouches de ventilation 10 selon l'invention dans une structure d'installation
de ventilation traditionnelle apporte ici, intrinsèquement, une amélioration de fonctionnement
même en l'absence d'autre aménagement visant à améliorer le rendement ou l'efficacité
de l'installation considérée.
[0121] En effet, de manière connue l'ensemble canalisations - bouches de ventilation constitue
une charge aéraulique variable que le groupe central de ventilation doit être dimensionné
pour supporter, le but final étant que la pression locale à l'intérieur de chaque
canalisation, au niveau de chacune des bouches de ventilation, soit suffisante pour
permettre à chacune des bouches de ventilation d'assurer un débit d'air au moins égal
à un débit minimum prescrit pour une pression locale variant dans une plage donnée.
De manière générale, les bouches de ventilation équipant les installations connues
sont des bouches qui ne régulent pas, ou du moins régulent mal, le débit d'air qui
les traverse.
[0122] Par suite, le débit d'air au niveau de chaque bouche étant susceptible de varier,
la charge imposée au groupe central de ventilation est également variable et en l'absence
de régulation de l'installation, le régime de fonctionnement du groupe est réglé pour
répondre au point culminant de cette charge fluctuante, de sorte que, dans certaines
circonstances, lors d'un mauvais réglage de l'installation, certaines bouches de ventilation
peuvent présenter un débit inférieur au débit utile et que, de manière quasi systématique,
certaines bouches présentent un débit sensiblement supérieur au débit utile.
[0123] Ce phénomène est particulièrement sensible et pénalisant en termes d'économie de
fonctionnement, car si les bouches de ventilation utilisées sont en particulier de
type autoréglable ou hygroréglable, il est nécessaire de prévoir un groupe de ventilation
surdimensionné capable d'imposer une pression importante et, dans tous les cas bien,
supérieure à la pression qui serait nécessaire pour assurer les mêmes conditions de
ventilation si les bouches utilisées fonctionnaient à un débit correspondant sensiblement
au débit prescrit à l'instant considéré.
[0124] Selon une forme de réalisation particulière, l'installation selon l'invention comporte
des bouches de ventilation 10 dont au moins certaines sont équipées de moyens de communication
sans fil 17, comme décrit précédemment. Chacune des bouches de ventilation ainsi équipées
est en mesure de transmettre des informations relatives à son état de fonctionnement.
Ces informations peuvent consister en un simple indicateur d'état de fonctionnement
(Bon = régulation du débit effective, Mauvais = régulation non garantie), voire uniquement
un simple indicateur de défaut. Alternativement, elle peut consister en une information
représentant la valeur du débit mesuré par la bouche de ventilation 10 considérée
ou encore sa position précise d'ouverture pouvant ainsi remonter à sa perte de charge
ou encore tout changement dans sa régulation.
[0125] Cette information est préférentiellement transmise au système de gestion du fonctionnement
du groupe central de ventilation si ce dernier est pourvu d'un tel système. Elle peut
alors être utilisée pour réguler le régime de fonctionnement du groupe.
[0126] Elle peut également ou alternativement être transmise aux autres bouches de ventilation
qui équipent l'installation, ou à des objets connectés tiers, comme une centrale de
régulation ou bien un appareil nomade de type smartphone ou tablette.
[0127] Selon une autre forme de réalisation particulière, l'installation selon l'invention
peut également comporter un groupe central de ventilation comprenant un système de
mesure capable de mesurer le débit d'air qui le traverse. Dans une telle forme de
réalisation, le groupe de ventilation peut avantageusement être piloté de façon à
fonctionner à un régime donné pour lequel il établit une certaine pression en tenant
compte des pertes de charge constatées et de leurs variations, qui proviennent principalement
de la variation au cours du temps de l'état de certaines des bouches de ventilation
de l'installation.
[0128] Selon un troisième aspect, l'invention consiste encore en un procédé permettant de
moduler le fonctionnement d'une installation comportant des bouches de ventilation
selon l'invention, de façon à ce que le groupe de ventilation présente à tout instant
un état de fonctionnement optimal en termes de pression appliquée au réseau de canalisations
constituant l'installation.
[0129] Par état optimal on entend un état pour lequel la pression de fonctionnement du groupe
est déterminée à chaque instant de façon à ce que chacune des bouches de ventilation
qui constituent l'installation se voit appliquer à sa sortie une pression suffisante
pour lui permettre de réguler son débit et à ce que la consommation du groupe soit
la plus faible possible, autrement dit de façon à ce que la bouche la plus défavorisée
en termes de pression soit au minimum de la pression nécessaire à sa bonne régulation.
[0130] La mise en œuvre du procédé selon l'invention est avantageusement rendue possible
par l'utilisation de bouches de ventilation selon l'invention. En effet à la différence
d'installations existantes à ce jour, comme l'illustre la courbe 61 de figure 6, une
installation comportant des bouches de ventilation selon l'invention présente, vu
du groupe de ventilation, une zone de fonctionnement particulière 62 pour laquelle
à un moment donné et pour une plage de pression donnée, le débit d'air traversant
le groupe reste sensiblement constant.
[0131] Comme l'illustre la figure 6, la courbe de fonctionnement (Débit, Pression) de l'installation
complète est, si on considère un réseau sans fuite, la somme des courbes de fonctionnement
(Débit, Pression) 631 à 639 des différentes bouches de ventilation, vues depuis le
groupe de ventilation.
[0132] Comme l'illustre également la figure 6, chacune des bouches 1 à N (N = nombre total
de bouches de l'installation, neuf ici) présente pour un débit de fonctionnement nominal
donné, une courbe présentant avantageusement une zone 64n (n variant de 1 à 9 ici)
pour laquelle son débit reste sensiblement constant pour une plage donnée de pression
imposée par le groupe.
[0133] Pour une bouche de ventilation donnée, la position de cette zone 64n sur l'axe des
pressions ainsi que sur l'axe des débits varie en fonction du type de bouche, de l'état
de la bouche de ventilation considérée, c'est-à-dire le débit régulé par la bouche,
et de l'emplacement de la bouche le long du réseau de canalisations, qui va notamment
conditionner la pression minimale à appliquer par le groupe pour permettre la bonne
régulation de la bouche.
[0134] L'existence de cette zone à débit sensiblement constant au niveau du groupe, à un
instant considéré, aussi bien que son étendue et sa position sur l'axe des pressions
et des débits apparait donc liée à la régulation de débit avantageusement exercée
de manière autonome par chacune des bouches de ventilation.
[0135] Elle se caractérise au niveau du groupe de ventilation par une pression de fonctionnement
P
max au-delà de laquelle une augmentation de pression amène une augmentation du débit,
de sorte que certaines bouches peuvent laisser passer un débit supérieur au débit
requis (déperdition inutile de chaleur et gêne acoustique), et une pression de fonctionnement
P
min en deçà de laquelle certaines bouches de ventilation ne sont pas en mesure d'assurer
un débit suffisant.
[0136] Par suite, sachant qu'il existe une zone de fonctionnement à débit constant, on constate
en considérant l'illustration de la figure 6 qu'il est avantageusement possible de
mettre en œuvre un procédé permettant de rechercher l'état de fonctionnement du groupe
de ventilation permettant à celui-ci, à l'instant considéré, de produire une pression
minimale qui garantisse cependant que toutes les bouches de ventilation sont en mesure
d'assurer le débit requis. Cette pression est ainsi le point de pression minimum de
la zone 62 de la courbe 61.
[0137] Le procédé selon l'invention consiste donc principalement à rechercher de manière
itérative, à tout instant ou, du moins, à différents instants espacés d'un intervalle
de temps donné, le point de fonctionnement du groupe de ventilation assurant ce résultat.
[0138] Il est à noter cependant que, dans une installation réelle, en supposant une régulation
parfaite de chacune des bouches 10, il peut subsister des fuites dans le réseau de
gaines de ventilation. Ainsi, dans la pratique, la zone 62 de la courbe 61 ne sera
pas complètement verticale correspondant à un débit strictement constant, mais présentera
une légère inclinaison, car l'augmentation de la pression du réseau amènera un débit
de fuite supplémentaire ventilé, et ce indépendamment de la régulation réalisée par
les bouches de ventilation. De manière analogue, le même effet sur le zone 62 de la
courbe 61 sera observé si, parmi l'ensemble des bouches d'un réseau, au moins une
bouche ne régule pas son débit (en cas de défaillance ou simplement dans le cas où
l'installation considérée comporte des bouches non régulées)
[0139] L'organigramme de la figure 7 illustre de manière schématique les différentes phases
de fonctionnement du procédé de régulation selon l'invention.
[0140] Comme l'illustre cette figure, le procédé selon l'invention comporte les phases suivantes
:
- Une phase 71 d'initialisation durant laquelle on détermine un régime de fonctionnement
initial RCi permettant de fournir une certaine pression initiale;
- une phase 72 itérative durant laquelle on analyse l'état de fonctionnement de l'installation
et on fait évoluer le régime Rc de fonctionnement de l'installation en plus ou en
moins en fonction du résultat de l'analyse.
[0141] Selon l'invention, ce régime Rc est susceptible d'évoluer sur une plage comprise
entre deux régimes Rc
min et Rc
max, limitant ainsi la plage de fonctionnement de l'installation à des valeurs adaptées.
[0142] Selon l'invention également, le régime de fonctionnement peut être déterminé au moyen
d'un contrôle en vitesse du ventilateur du groupe, une variation de la vitesse en
plus ou en mois induisant une variation de pression en plus ou en moins respectivement,
ou encore d'un contrôle direct en pression ou en couple au niveau du moteur.
[0143] Préférentiellement, durant la phase d'initialisation, Rci est défini comme étant
égal à Rc
min, c'est-à-dire le régime de fonctionnement minimal du caisson.
[0144] Selon l'invention, la phase itérative 72 comporte elle-même l'exécution des étapes
suivantes :
- une étape 721 de mise en place d'une pression de fonctionnement correspondant au niveau
du groupe de ventilation à un régime de consigne Rc donné;
- une étape 722 d'attente de la stabilisation des variations dues à la pression de fonctionnement
imposée par le groupe de ventilation ou d'attente d'une temporisation définissant
la cadence des itérations de cette phase itérative;
- une étape 723 d'acquisition et d'analyse de la valeur d'au moins un paramètre de mesure
lié à l'état de fonctionnement de l'installation dans son ensemble;
- une étape 724 de modification de la valeur du régime de consigne Rc correspondant à la valeur actualisée de la pression de fonctionnement, en fonction
de la valeur de chacun des paramètres considérés, valeur acquise lors de l'étape d'acquisition
et d'analyse 723;
- une étape 725 de mémorisation d'au moins une valeur d'un paramètre représentant l'état
précédent. En particulier, cette étape peut consister à mémoriser différents paramètres
comme le débit d'air au niveau du groupe et/ou l'état de fonctionnement de ce dernier
et/ou le changement de régime ayant eu lieu à l'itération précédente, ou même, préférentiellement
au m itérations précédentes. L'étape 725 se place préférentiellement après l'étape
722.
[0145] Selon l'invention, l'étape 723 d'acquisition et d'analyse peut consister selon l'architecture
de l'installation et le mode de mise en œuvre envisagé, en l'acquisition et en l'analyse
de paramètres mesurables au niveau du groupe de ventilation lui-même, l'analyse s'appuyant
sur les différents paramètres mémorisés à l'étape de mémorisation 725 de l'itération
précédente ou des itérations précédentes.
[0146] Avantageusement, on peut alors comparer le débit mesuré au régime de fonctionnement
courant Rc
i au débit mesuré pour le régime de fonctionnement de l'itération précédente Rc
(i-1). L'amplitude et le signe de la différence permettent alors, sur la base des éléments
mémorisés à l'étape 726, de déterminer la valeur du régime de fonctionnement à imposer
au groupe pour l'itération suivante.
[0147] Les éléments mémorisés considérés lors de l'analyse sont typiquement le régime du
groupe (si le groupe à l'itération précédente fournissait un niveau de pression satisfaisant)
et/ou un changement de régime imposé lors de l'itération précédente (s'il s'agit d'une
scrutation en diminuant le régime ou en l'augmentant).
[0148] Par ailleurs, l'étape d'analyse 723 prend également en compte les bornes de fonctionnement
Rc
min et Rc
max du groupe de ventilation. Si ces bornes sont atteintes pour une itération donnée,
cette étape 723 décidera de réaliser les changements de régime adaptés pour repositionner
l'installation dans une zone de fonctionnement nominale ou le cas échéant déclencher
un défaut de fonctionnement à destination de l'usager ou de l'installateur, ou encore
amener une réinitialisation du système, par retour à l'étape d'initialisation 71.
[0149] Ainsi, l'exploration de tous les régimes de fonctionnement possibles de l'installation
entre Rcmin et Rcmax sans obtention d'un régime de fonctionnement satisfaisant en
termes de régulation de débit, peut induire la modification des critères d'analyse
utilisés lors de l'étape 723 pour déterminer le caractère optimal du régime appliqué
à l'itération considérée et aux itérations suivantes. Ceci sera particulièrement utile
dans le cas où le niveau de fuite du réseau aéraulique de l'installation est plus
important qu'estimé ou si une ou plusieurs bouches de l'installation ne régule pas
de manière satisfaisante.
[0150] L'étape d'acquisition et d'analyse 723 peut alternativement, ou de manière complémentaire,
consister, si la configuration matérielle de l'installation dans son ensemble et la
configuration des bouches de ventilation qui constituent cette installation le permettent,
en l'acquisition de paramètres définissant l'état de fonctionnement des bouches elles-mêmes,
valeur du débit mesuré ou information Bon/Mauvais comme décrit précédemment. Préférentiellement
le paramètre utilisé est un paramètre binaire de défaut de fonctionnement communiqué
à l'installation, et/ou à un paramètre de changement d'état d'une bouche. Dit autrement,
une bouche donnée peut communiquer au groupe le fait qu'elle a détecté puis réalisé
un changement de son état de fonctionnement et qu'elle fonctionne ou non dans sa plage
de pression de fonctionnement nominal.
[0151] Les bouches de ventilation 10 selon l'invention utilisées dans ce cas sont du type
comportant des moyens de communication 17, préférentiellement sans fil, permettant
à chaque bouche de communiquer avec l'installation et par exemple de transmettre à
l'installation un indicateur de défaut de débit.
[0152] Le fonctionnement de l'étape 723 peut prendre différentes forme en fonction de l'installation
considérée.
[0153] Ainsi, par exemple, considérant que le régime imposé lors de la phase d'initialisation
est un régime Rc
0 = Rc
min, si l'installation comporte des moyens de mesure et de contrôle capables de mesurer
le débit au niveau du groupe et de modifier le régime de fonctionnement de ce même
groupe en conséquence, le fonctionnement de l'étape 723 peut être décrit comme suit
:
- si pour l'itération considérée, après avoir procédé à une augmentation du régime de
fonctionnement d'un incrément donné ΔR (ΔR étant égal à 1% de la plage de fonctionnement
RCmax-Rcmin du groupe de ventilation par exemple), on mesure une augmentation de débit supérieure
à un seuil déterminé (5m3/h par exemple), seuil qui prend en compte l'augmentation des fuites probables du
réseau, le point de fonctionnement de l'installation est considéré comme étant hors
de la plage de fonctionnement permettant de réguler le débit de l'installation. La
boucle d'itération se poursuit alors par l'exécution de l'étape 724 durant laquelle
la valeur du régime de fonctionnement imposé au groupe est à nouveau incrémentée de
ΔR.
- si en revanche la mesure de débit réalisée est identique à celle mesurée pour le régime
de fonctionnement déterminé pour l'itération précédente, le point de fonctionnement
de l'installation est considéré comme étant situé sur la plage de régulation.
[0154] Par suite, si le régime imposé au groupe lors de l'itération précédente était un
régime de fonctionnement supérieur, le point de fonctionnement correspondant est considéré
comme potentiellement non optimal. La boucle d'itération se poursuit alors par l'exécution
de l'étape 724 durant laquelle le régime de fonctionnement du groupe est abaissé d'un
incrément ΔR.
[0155] En revanche, si le régime imposé au groupe lors de l'itération précédente était un
régime de fonctionnement inférieur, le point optimal de fonctionnement est considéré
comme atteint. Le point de fonctionnement est alors maintenu à la valeur considérée,
la boucle d'itération se poursuit alors par un retour à l'étape 722. Alternativement
le point de fonctionnement est porté, par exécution de l'étape 724 et d'une nouvelle
itération, à une valeur un peu supérieure, fonction de la marge de sécurité de fonctionnement
que l'on souhaite avoir.
[0156] De manière analogue, si l'installation comporte des bouches de ventilation 10 selon
l'invention du type comportant des moyens de communication 17, permettant à chaque
bouche de communiquer avec l'installation et par exemple de transmettre à l'installation
un indicateur de défaut de débit, le fonctionnement de l'étape 723 peut être décrit
comme suit :
- si pour l'itération considérée, après avoir procédé à une augmentation du régime de
fonctionnement d'un incrément donné, on constate un défaut de débit sur une des bouches
de ventilation, le point de fonctionnement de l'installation est considéré comme étant
hors de la plage de fonctionnement permettant de réguler le débit de l'installation.
Par suite la valeur du régime de fonctionnement imposé au groupe est à nouveau incrémentée
de ΔR (exécution de l'étape 724).
- si en revanche si on ne constate aucun défaut sur l'ensemble de l'installation, le
point de fonctionnement de l'installation est considéré comme étant situé sur la plage
de régulation.
[0157] Par suite, si le régime imposé au groupe lors de l'itération précédente était un
régime de fonctionnement supérieur, le point de fonctionnement correspondant est considéré
comme potentiellement non optimal, de sorte que l'on procède à un abaissement du régime
de fonctionnement du groupe d'un incrément ΔR (exécution de l'étape 724).
[0158] En revanche, si le régime imposé au groupe lors de l'itération précédente était un
régime de fonctionnement inférieur, le point optimal de fonctionnement est considéré
comme atteint. Le point de fonctionnement est alors maintenu à la valeur considérée,
la boucle d'itération se poursuit alors par un retour à l'étape 722. Alternativement
le point de fonctionnement est porté, par exécution de l'étape 724 et d'une nouvelle
itération, à une valeur un peu supérieure, fonction de la marge de sécurité de fonctionnement
que l'on souhaite avoir.
[0159] Il est à noter que, de manière générale, il est important pour l'analyse de l'étape
723, de prendre en considération l'état de fonctionnement du groupe à l'itération
précédente, pour déterminer si à l'itération précédente le groupe fournissait un niveau
de pression situé dans la zone de régulation de l'installation (cf. zone 62, figure
6).
[0160] Ainsi d'un point de vue fonctionnel, l'étape 723, réalisera une phase itérative permettant
à l'installation, partant d'un régime de consigne initial d'aboutir à un régime de
fonctionnement optimal c'est-à-dire un régime à la fois minimal et satisfaisant les
besoins de l'installation en termes de débit pour chacune de ses bouches. Une fois
ce régime installé l'étape 723 analyse à chaque itération un éventuel changement de
débit dans l'installation ou encore l'apparition d'un disfonctionnement sur l'une
de bouches de ventilation. Si aucun changement n'est constaté, la boucle d'itération
se poursuit pour une nouvelle itération par l'étape 722, avec un régime de consigne
inchangé. En revanche si un changement est constaté l'analyse effectuée déterminera
la nature du changement et par suite déclenchera l'exécution d'une nouvelle itération
passant par l'exécution de l'étape 724 durant laquelle le régime de consigne sera
incrémenté ou décrémenté, avec pour objectif de déterminer le nouveau régime de fonctionnement
optimal.
[0161] Il est à noter que le fonctionnement en régime établi, l'étape 723 peut comporter
de manière complémentaire ou alternative, une opération périodique visant à lancer
l'étape 724, pour imposer, à l'itération suivante, un incrément de régime de ventilation,
de façon à vérifier le bon positionnement du régime de ventilation du système.
[0162] Selon l'invention, l'étape 724 de modification du régime de consigne appliqué au
groupe de ventilation consiste en régime établi, c'est-à-dire au bout d'un nombre
d'itérations donné, à augmenter ou diminuer le régime de fonctionnement courant R
ci d'une valeur ΔR fixe ou éventuellement modulable en fonction des valeur mémorisées
ou d'ordres externes que peuvent recevoir les bouches ou le groupe de ventilation
centralisé.
[0163] Par ordre externe, on entend des ordres transmis par l'usager de l'espace ventilé
issue d'une commande filaire, radio ou via un smartphone, ou encore des informations
basées sur un calendrier ou une horloge visant à définir des modes de fonctionnement
liés au compromis entre consommation du système et nécessités liées en particulier
à l'auto-alimentation des bouches (mise en veille, demande de forte réactivité lors
des périodes de toilettes ou de cuisine par exemple, ...). Par ordre externe on peut
entendre également l'activation demandée par l'usager d'un grand débit en salle de
bain ou en cuisine de manière temporisée.
[0164] Cette étape 724 consiste également en phase de démarrage, c'est à dire durant les
premières itérations de la phase 72, à actualiser la valeur de consigne de régime
Rc
i en augmentant ou diminuant d'un valeur ΔR fixe le régime de fonctionnement imposé
à l'itération précédente, le signe de ΔR étant fonction de la valeur de la consigne
initial Rc
0 imposé par la phase d'initialisation 71.
[0165] Ainsi par exemple, dans un mode de mise en œuvre particulier partant d'un régime
de fonctionnement initial Rc
0 = Rc
min au niveau du groupe, l'étape de modification du régime de consigne Rc
i 724 accroit le régime de fonctionnement du groupe de façon à faire évoluer le régime
imposé au groupe d'un incrément ΔR positif. Cet accroissement constant de régime se
poursuit jusqu'à ce que le système ait acquis suffisamment de valeurs successives
des paramètres de fonctionnement utilisé à l'étape 723 d'analyse.
[0166] Selon l'invention, l'étape 724 est suivie par un retour à l'étape 721 suivi elle-même
par l'étape 722 d'attente de stabilisation des paramètres.
[0167] La figure 8 illustre de manière schématique le principe de comportement du procédé
selon l'invention lors de la phase itérative en considérant les trois situations possibles.
Le régime de fonctionnement imposé à l'installation par le groupe de ventilation à
l'instant considéré est ici représenté par une droite horizontale, donc à pression
constante. Tel qu'exposé précédemment, il est tout à fait possible d'effectuer cette
régulation de l'installation en imposant, par exemple, une vitesse constante au ventilateur
du groupe de ventilation centralisé. Dans ce dernier cas, la courbe de fonctionnement
sera sensiblement décroissante avec le débit.
[0168] Les courbes 821 à 823 indiquent, pour une itération donnée, le point de fonctionnement
possible de l'installation, point représenté par l'intersection entre la droite 811
du régime de fonctionnement du ventilateur et la courbe 821, 822 ou 823 caractéristique
de l'installation de ventilation considéré.
[0169] Le point d'intersection entre la droite 811 et la courbe 821 correspond à une situation
pour laquelle la pression de fonctionnement se situe juste au-dessus de la valeur
de pression minimale tolérée, dans un intervalle de pression correspondant à une marge
de sécurité de fonctionnement donnée.
[0170] Une telle situation correspond à une configuration pour laquelle aucune bouche n'est
considérée comme défaillante en termes de débit, et pour laquelle la bouche la plus
défavorisée fonctionne à son minimum de pression avec potentiellement une marge de
sécurité. Cette configuration fonctionnelle correspond à l'état de fonctionnement
optimal que la phase itérative 62 du le procédé selon l'invention tend à maintenir.
[0171] On rappelle que la pression minimale tolérée correspond à la pression en deçà de
laquelle on constate une variation de débit de l'installation caractérisant un passage
pour certaines bouches de ventilation dans une pression de fonctionnement hors de
sa plage de régulation.
[0172] La courbe 822 illustre le cas où, pour une itération donnée, l'état de l'installation,
représenté par le point M2, a évolué par rapport à l'état optimal du cas précédent
représenté par le point M1, du fait, par exemple, de la fermeture d'une ou plusieurs
bouches de ventilations de l'installation.
[0173] Le point de fonctionnement à la pression 811 est alors largement supérieur au point
de fonctionnement optimal de l'installation qui correspond alors à la droite horizontale
812. Une telle situation correspond également à une configuration pour laquelle aucune
bouche n'est considérée comme défaillante en termes de débit. Cependant, la phase
itérative 62 du procédé selon l'invention se poursuit en abaissant graduellement le
régime de fonctionnement de l'installation jusqu'à amener la pression de l'installation
à la pression optimale 812.
[0174] La courbe 823 illustre le cas où, pour une itération donnée, l'état de l'installation,
représenté par le point M3, a évolué par rapport à l'état optimal représenté par le
point M1, du fait, par exemple, de l'ouverture d'une ou plusieurs bouches de ventilation
de l'installation.
[0175] Dans une telle circonstance, le débit global se trouve augmenté, ainsi que la pression
caractéristique, du fait des pertes de charges du réseau qui augmentent avec le débit
de l'installation. Par suite le régime de fonctionnement à la pression 811 est alors
inférieur au régime de fonctionnement optimal de l'installation qui correspond alors
à la droite horizontale 813, de sorte que le fonctionnement de l'installation se fait
hors de la plage de régulation.
[0176] Par suite, dans une telle situation pour laquelle certaines bouches de ventilation
sont susceptibles de présenter une défaillance en termes de régulation de débit, la
phase itérative 72 du procédé selon l'invention se poursuit en élevant graduellement
le régime de fonctionnement de l'installation jusqu'à amener la pression de l'installation
à la pression optimale 813.
[0177] Ainsi, au cours de l'exécution du procédé selon l'invention, dans l'hypothèse d'une
consigne de fonctionnement initiale imposant un régime de fonctionnement initial Rc
i = Rc
min, le procédé selon l'invention procède à une augmentation progressive de la pression
imposée jusqu'à passer d'un point de fonctionnement hors de la plage de régulation
de l'installation (illustrée par les courbe 821 à 823 sur la figure 8) à un point
de fonctionnement sur la partie basse de la plage de régulation de l'installation.
[0178] On assiste ainsi, au rythme des itérations, à une régulation du régime de fonctionnement
imposé à l'installation autour d'une valeur Rc proche du régime optimale R
f qui induit une pression de fonctionnement proche de la pression minimale admissible.
[0179] Cependant, en cas de défaut, ou d'une défaillance quelconque, le système sera limité
soit à Rc
min ou Rc
max pour éviter une absence de ventilation ou au contraire un excès trop fort de pression
induisant de fait une gêne acoustique.
[0180] Il est à noter que, comme cela a été dit précédemment, les différents états détectés
peuvent être déterminés par mesure du débit traversant le groupe de ventilation soit
par détermination de l'état de fonctionnement des différentes bouches de ventilation,
par un moyen de communication sans fil par exemple.
1. Lüftungsöffnung für Lüftungsanlage, aufweisend:
- eine Manschette (11), die zum Anbringen an das Ende einer Kanalisation eines allgemeinen
Lüftungssystems bestimmt ist,
- einen Durchsatzsensor (12), der von der Öffnung (10) getragen wird und konfiguriert
ist, um mindestens einen Teil des Luftstroms zu erfassen, der in der Öffnung (10)
zirkuliert und um ein elektrisches Signal (18) zu erzeugen, welches den Luftdurchsatz
charakterisiert und quantifiziert, der die Lüftungsöffnung (10) durchquert,
- einen elektronischen Steuerungs- und Messkreis (13), der von der Öffnung getragen
wird und konfiguriert ist, um den Wert des erfassten Luftdurchsatzes durch Analyse
des von dem Durchsatzsensor (12) erzeugten elektrischen Signals (18) zu bestimmen;
- einen steuerbaren Durchsatzmodulationskreis (15), der von der Öffnung (10) getragen
wird, der erlaubt, auf Befehl des Steuerungs- und Messkreises (13) den Luftdurchsatz
durch die Luftzirkulationsleitung (11) der Öffnung (10) zu variieren,
- einen Sensor (16), der erlaubt, einen speziellen Lüftungsbedarf im Bereich der Stelle
zu bestimmen, wo die Öffnung (10) installiert ist und dem Steuerungs- und Messkreis
(13) die Messungen von einem oder mehreren Parametern bereitzustellen, die den speziellen
Lüftungsbedarf berücksichtigen, wobei ein Durchsatzsollwert, der die Steuerung des
Durchsatzmodulationskreises (15) bestimmt, in Abhängigkeit von den Werten der von
dem mindestens einen Sensor (16) gemessenen Parameter festlegt ist,
- wobei der Durchsatzsensor (12), der Durchsatzmodulationskreis (15), der komplementäre
Sensor (16) und der elektronische Steuerungs- und Messkreis (13) von einer autonomen
Elektroenergiequelle (14) versorgt werden, die in die Lüftungsöffnung (10) integriert
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchsatzsensor (12), der elektronische Steuerungs- und Messkreis (13), der
Durchsatzmodulationskreis (15) und die autonome Elektroenergiequelle (14) konfiguriert
sind, um im Inneren der Manschette (11) untergebracht zu sein.
2. Lüftungsöffnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatzsensor (12) eine aeraulische Turbine (300) aufweist, die konfiguriert
ist, um von dem die Leitung durchquerenden Luftstrom rotatorisch angetrieben zu sein,
die mechanisch an einen Generator (500A) gekoppelt ist, der einen Wechselstrom erzeugt,
dessen Frequenz direkt in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit der Turbine
(300) schwankt, wobei das von dem Generator erzeugte elektrische Signal gleichzeitig
die autonome Quelle elektrischer Energie (14) bildet, welche den Steuerungs- und Messkreis
(500B) mit Energie versorgt, und das elektrische Signal (18), das von dem Steuerungs-
und Messkreis verwendet wird, um den Wert des ermittelten Luftdurchsatzes zu bestimmen.
3. Lüftungsöffnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatzmodulationskreis (15) ein Verschlusselement (600A, 600B) aufweist, das
konfiguriert ist, um auf Befehl des Mess- und Steuerelements (500B) die Luftzirkulationsleitung
(100B) ganz oder teilweise derart zu verschließen, dass der Luftdurchsatz durch diese
Leitung reguliert wird; wobei der Durchsatzmodulationskreis (15) von der autonomen
Quelle elektrischer Energie (14), die in die Lüftungsöffnung (10) integriert ist,
mit Elektrizität versorgt wird.
4. Lüftungsöffnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatzmodulationskreis (15) Mittel aufweist, um eine variable Last an den
Durchsatzsensor (15) anzulegen, wobei der Wert der angelegten Last von dem Steuerungs-
und Messkreis (13) gesteuert wird.
5. Lüftungsöffnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Steuerungs- und Messkreis derart konfiguriert ist, dass ein Betriebsbefehl
an den Durchsatzregelkreis übertragen wird, wobei der Befehl durch Vergleich des gemessenen
Luftdurchsatzwertes mit einem bestimmten Luftdurchsatzsollwert derart bestimmt wird,
dass der durch die Öffnung gemessene Durchsatz etwa gleich auf dem Sollwert gehalten
wird.
6. Öffnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16), der erlaubt, einen Lüftungsbedarf zu bestimmen, ein Luftqualitätssensor
ist.
7. Lüftungsöffnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Steuerungs- und Messkreis (13) konfiguriert ist, um an einen oder
mehrere Empfänger Informationen zu übertragen, die sich auf den gemessenen Luftdurchsatz
und/oder auf den Betriebszustand der Lüftungsöffnung (10) beziehen.
8. Lüftungsöffnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungs- und Messkreis (13) konfiguriert ist, um von einem oder mehreren Absendern
Informationen zu erhalten, die sich auf den Betriebszustand der Absender beziehen
und/oder Betriebsbefehle, die zum Ändern des Betriebszustands der Lüftungsöffnung
(10) bestimmt sind.
9. Lüftungsöffnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerungs- und Messkreis (13) Kommunikationsmittel (17) aufweist, die es ihm
erlauben, mit entfernten Elementen durch Drahtlosverbindung zu kommunizieren.
10. Lüftungsanlage eines Gebäudes, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zentrale Lüftungsgruppe und mindestens eine Lüftungsöffnung (10) nach einem
der vorangehenden Ansprüche aufweist, wobei jede Öffnung (10) mit der zentralen Lüftungsgruppe
über ein Netz von Lüftungskanälen verbunden ist, wobei die zentrale Lüftungsgruppe
konfiguriert ist, um ihren Betriebszustand hinsichtlich Druck und/oder Durchsatz ändern
zu können.
11. Lüftungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei mindestens einige der Lüftungsöffnungen (10) konfiguriert sind, um über Drahtlosverbindung
(17) Informationen über ihren Betriebszustand und/oder die von den Mitteln, mit denen
sie ausgestattet sind, durchgeführten Durchsatzmessungen zu übertragen, die zentrale
Lüftungsgruppe ein Steuerorgan aufweist, das konfiguriert ist, um die von jeder ausgestatteten
Öffnung (10) übertragenen Informationen zu empfangen und ihren Betriebszustand hinsichtlich
Druck und/oder Durchsatz in Abhängigkeit von den Informationen ändern zu können.
12. Lüftungsanlage eines Gebäudes nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Lüftungsgruppe Mittel aufweist, um den sie durchquerenden Luftdurchsatz
zu messen.
13. Verfahren zur Umsetzung einer Lüftungsanlage eines Gebäudes nach einem der Ansprüche
10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist:
- eine Initialisierungsphase (71), bei der der Lüftungsgruppe ein Betriebsregime Rc0 auferlegt wird, das es ihr erlaubt, einen bestimmten Druck bereitzustellen,
- eine iterative Phase (72), bei der der Betriebszustand der Anlage analysiert wird
und das Sollregime Rc oder das laufende Sollregime in Abhängigkeit vom Ergebnis der
Analyse angepasst wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die iterative Phase die Ausführung der folgenden Schritte aufweist:
- einen ersten Schritt (721) des Anwendens eines Betriebsdrucks, der einem bestimmten
Sollregime Rc entspricht;
- einen zweiten Schritt (722) des Wartens auf die Stabilisierung der Variationen aufgrund
des angewendeten Regimes;
- einen dritten Schritt (723) des Erfassens und der Analyse des Wertes mindestens
eines Messparameters in Verbindung mit dem Betriebszustand der Anlage insgesamt;
- einen vierten Schritt des Änderns (724) des Wertes des Sollregimes entsprechend
dem aktualisierten Wert des Betriebsdrucks in Abhängigkeit vom Wert jedes entsprechenden
Parameters, der beim Erfassungsschritt (723) erfasst wurde,
- einen fünften Schritt des Speicherns (725), platziert nach dem zweiten Schritt (722),
bei dem mehrere aufeinanderfolgende Werte gespeichert werden, die mindestens Betriebsparameter
der Anlage sind, wobei diese Werte während der Iterationen gespeichert werden, die
der entsprechenden Iteration vorausgehen.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Änderungsschritt (724) des Sollregimes Rc den Wert des Betriebsregimes um ein
negatives oder positives Inkrement ΔR je nachdem ändert, ob Variation des Wertes des
oder der für die Analyse berücksichtigten Parameters mit einem Referenzwert übereinstimmt
oder nicht.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei die Anlage eine Gruppe aufweist, die mit Messmitteln des Luftdurchsatzes ausgestattet
ist, der die Gruppe durchquert, der Analyseschritt (723) der iterativen Phase (72)
einen Vorgang des Messens des Luftdurchsatzes und der Analyse der Variation dieses
Wertes im Laufe der Iterationen aufweist.
17. Verfahren nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass, wobei die Anlage eine Lüftungsgruppe aufweist, die mit Mitteln ausgestattet ist,
die eine Verbindung zwischen der Lüftungsgruppe und Lüftungsöffnungen (10) sichern,
die an jede mittels Drahtlosverbindung (17) eine Information über ihren Betriebszustand
überträgt, der Erfassungsschritt einen Vorgang des Lesens der Zustandsinformation,
die von jeder der entsprechenden Lüftungsöffnungen übertragen wurde, und des Vergleichens
dieses Zustands mit einem bestimmten Referenzzustand aufweist.
1. A ventilation outlet for a ventilation installation, including:
- a liner (11) intended to be connected to the end of a pipe of a general ventilation
system,
- a flow rate sensor (12) carried by said outlet (10) and configured to detect at
least part of the air flow circulating in the outlet (10) to produce an electrical
signal (18) characterizing and quantifying the air flow rate passing through the ventilation
outlet (10),
- an electronic control and measuring circuit (13) carried by said outlet and configured
to determine the value of the detected air flow rate, by analyzing the electrical
signal (18) produced by the flow rate sensor (12);
- a controllable flow rate modulating circuit (15), carried by said outlet (10), making
it possible, on demand by the control and measuring circuit (13), to vary the air
flow rate through the air circulation conduit (11) of the outlet (10),
- a sensor (16) making it possible to determine a specific ventilation need in the
spatial zone where the outlet (10) is installed and providing the measuring and control
circuit (13) with the measurements of one or several parameters taking account of
said specific ventilation need, a flow rate setpoint value determining the command
from the flow rate modulating circuit (15) being defined as a function of the values
of the parameters measured by said at least one sensor (16),
- the flow rate sensor (12), the flow rate modulating circuit (15), the additional
sensor (16) and the electronic measuring and control circuit (13) being powered by
an autonomous electrical energy source (14) integrated into the ventilation outlet
(10),
characterized in that the air flow rate sensor (12), the electronic control and measuring circuit (13),
the flow rate modulating circuit (15) and the autonomous electrical energy source
(14) are configured to be housed inside the liner (11).
2. The ventilation outlet according to claim 1, characterized in that the flow rate sensor (12) includes an aeraulic turbine (300) configured to be rotated
by the air flow passing through the conduit mechanically coupled to a generatrix (500A)
producing an AC electric current, the frequency of which varies directly as a function
of the rotation speed of the turbine (300), the electrical signal produced by the
generatrix constituting both the autonomous electrical energy source (14) supplying
energy to the measuring and control circuit (500B) and the electrical signal (18)
used by said measuring and control circuit to determine the value of the detected
air flow rate.
3. The ventilation outlet according to claim 1 or 2, characterized in that the flow rate modulating circuit (15) includes a closing member (600A, 600B) configured
to close off, on command by the measuring and control element (500B), all or part
of the air circulation conduit (100B) so as to regulate the air flow rate through
this conduit; the flow rate modulating circuit (15) being supplied with electricity
by the autonomous electrical energy source (14) integrated into the ventilation outlet
(10).
4. The ventilation outlet according to claim 2, characterized in that the flow rate modulating circuit (15) includes means for applying a variable charge
to the flow rate sensor (15), the value of the applied charge being controlled by
the measuring and control circuit (13).
5. The ventilation outlet according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the electronic measuring and control circuit is configured so as to transmit an operating
command to the flow rate regulating circuit, said command being determined, by comparison
of the measured air flow rate value with a given setpoint air flow rate value, so
as to keep the measured flow rate through the outlet substantially equal to the setpoint
value.
6. The outlet according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor (16) making it possible to determine a ventilation need is an air quality
sensor.
7. The ventilation outlet according to any one of the preceding claims, characterized in that the electronic measuring and control circuit (13) is configured to transmit, to one
or several recipients, information relative to the measured air flow rate and/or to
the operating state of the ventilation outlet (10).
8. The ventilation outlet according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring and control circuit (13) is configured to receive, from one or several
shippers, information relative to the operating state of said shippers and/or operating
commands intended to modify the operating state of the ventilation outlet (10).
9. The ventilation outlet according to any one of the preceding claims, characterized in that the measuring and control circuit (13) includes communication means (17) allowing
it to communicate with remote elements by wireless link.
10. A ventilation installation for a building, characterized in that it includes a central ventilation unit and at least one ventilation outlet (10) according
to any one of the preceding claims, each outlet (10) being coupled to the central
ventilation unit by means of a network of ventilation ducts, the central ventilation
unit being configured to be able to vary its operating state in terms of pressure
and/or flow rate.
11. The ventilation installation according to claim 10, characterized in that, at least some of the ventilation outlets (10) being configured to transmit information
by wireless link (17) relative to their operating state and/or the air flow rate measurements
done by the means with which they are equipped, the central ventilation unit includes
a control member configured to receive the information transmitted by each equipped
outlet (10) and to vary its operating state in terms of pressure and/or flow rate
as a function of said information.
12. The ventilation installation for a building according to one of claims 10 or 11, characterized in that the central ventilation unit includes means for measuring the air flow rate passing
through it.
13. A method for implementing a ventilation installation for a building according to one
of claims 10 to 12,
characterized in that it includes the following steps:
- An initialization phase (71) during which an operating regime Rc0 is imposed on the ventilation unit allowing it to supply a given pressure
- an iterative phase (72) during which the operating state of the installation is
analyzed and the setpoint regime Rc or the current setpoint regime is changed as a
function of the result of the analysis.
14. The method according to claim 13,
characterized in that the iterative phase includes the performance of the following steps:
- A first step (721) for establishing an operating pressure corresponding to a given
setpoint regime Rc;
- a second step (722) for waiting for the stabilization of the variations due to the
applied regime;
- a third step (723) for acquiring and analyzing the value of at least one measuring
parameter related to the operating regime of the installation as a whole;
- a fourth step for modifying (724) the value of the setpoint regime corresponding
to the updated value of the operating pressure, as a function of the value of each
considered parameter, acquired during the acquisition step (723);
- a fifth storing step (725) placed after the second step (722) during which several
successive values are stored of at least one operating parameter of the installation,
these values being stored during iterations preceding the iteration in question.
15. The method according to claim 14, characterized in that the modification step (724) of the setpoint regime Rc modifies the value of said
operating regime by a negative or positive increment ΔR depending on whether the variation
of the value of the parameter(s) taken into account for the analysis complies with
a reference value.
16. The method according to one of claims 14 or 15, characterized in that, the installation including a unit equipped with means for measuring the air flow
rate that passes through the unit, the analysis step (723) of the iterative phase
(72) includes an operation for measuring the air flow rate and analyzing the variation
of this value over the course of the iterations.
17. The method according to claim 13 to 15, characterized in that, the installation including a ventilation unit equipped with means providing a connection
between the ventilation unit and the ventilation outlets (10) each transmitting, by
wireless link (17), information relative to its operating state, the acquisition step
includes an operation for reading state information transmitted by each of the considered
ventilation outlets and comparing this state with a given reference state.