L'invention concerne un dispositif de chauffage-rafraîchissement des personnes dans les habitacles de tous les moyens de déplacement terrestre, aérien, maritime et fluvial et dans toutes sortes de bâtiments, dispositif qui est également applicable aux équipements individuels, aux marchandises entreposées ou transportées, aux systèmes ou aux parties de systèmes ayant besoin d'être réchauffé(e)s ou refroidi(e)s.

Les systèmes de chauffage-climatisation actuels comportent de façon classique des moyens de production d'air chaud, d'air froid et éventuellement d'air réfrigéré, des moyens d'alimentation de bouches de diffusion, des bouches de diffusion réparties dans les habitacles des moyens de transport ou dans les bâtiments à chauffer ou à climatiser, des moyens de régulation de la température et/ou des commandes de réglage de la température.

Les systèmes de chauffage-climatisation des véhicules utilisent essentiellement l'air direct comme fluide caloporteur et assurent également la fonction de renouvellement de l'air. L'air propulsé dans l'habitacle provoque aux vitesses les plus élevées de la ventilation des courants d'air qui génèrent pour certains occupants inconfort, névralgies et rhinites. Quand en hiver, il fait très froid, la ventilation - au démarrage - fait entrer dans l'habitacle de l'air plus froid qu'à l'intérieur et en été, de l'air plus chaud. Ces systèmes atténuent peu les effets de paroi froide en hiver et de paroi chaude en été alors qu'il est reconnu que la température des parois contribue pour 50% à la sensation de confort de l'occupant. Ils ne pallient qu'imparfaitement la différence de température entre le côté au soleil et le côté à l'ombre du véhicule.

De plus, ils laissent pénétrer en continu ou ponctuellement de la pollution (vapeurs toxiques d'hydrocarbures, poussières et pollens) responsable d'odeurs désagréables mais également d'allergies cutanées et/ou respiratoires lors d'expositions prolongées. En plus de ces inconvénients exposés, la fonction climatisation des systèmes actuels engendre une surconsommation de carburant, accentuée par leur poids et leur volume.

Les dispositifs de chauffage-climatisation des bâtiments diffèrent selon qu'ils sont utilisés dans les habitations ou dans les locaux tertiaires ou industriels. On trouve le plus souvent des convecteurs, des panneaux radiants ou des systèmes à air puisé. Ces dispositifs créent plus ou moins de courants d'air et une stratification des températures. Généralement, la petite taille de ces dispositifs par rapport aux volumes à chauffer ou à refroidir nécessite la production de températures élevées ou très basses, fortement consommatrice d'énergie. Comme les systèmes employés dans les véhicules et décrits ci- dessus, ils atténuent peu les effets de paroi froide en hiver et de paroi chaude en été et pallient mal la différence de température entre le côté au soleil et le côté à l'ombre du bâtiment. Ils y laissent également entrer de la pollution et les filtres des systèmes à air puisé doivent être changés fréquemment sous peine de véhiculer des agents pathogènes.

L'un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de chauffage-rafraîchissement qui permet de remédier à la plupart des inconvénients précités, en particulier sur la santé des utilisateurs grâce à une diminution importante des courants d'air et de l'entrée de la pollution dans les habitacles et les bâtiments et aussi sur la consommation énergétique grâce au principe basse consommation du système et à un renouvellement d'air calculé au juste nécessaire.

Selon l'invention, le dispositif comporte selon une première caractéristique des moyens de production d'air chaud, d'air froid et éventuellement d'air réfrigéré, des moyens de renouvellement d'air indépendants, des moyens d'alimentation de panneaux de type rayonnant, des panneaux de type rayonnant disposés sur la face intérieure des parois de l'habitacle des moyens de transport ou des bâtiments et/ou des surfaces vitrées de type rayonnant, des moyens de régulation automatique de température fonctionnant selon plusieurs modes et éventuellement des commandes individuelles de température.

Selon un certain nombre de mises en oeuvre avantageuses : - lesdits moyens de production d'air chaud, d'air froid et éventuellement d'air réfrigéré sont constitués en priorité de capteurs réversibles de chaleur ou de froid qui utilisent le principe de panneaux de type rayonnant précisé ci-dessous et secondairement d'autres moyens existants ;

- lesdits moyens de production alimentent en air à température définie les panneaux de type rayonnant et/ou les surfaces vitrées à triple vitrage ou à double vitrage par des canalisations de section suffisante, l'air utilisé étant renvoyé vers ces moyens de production par des canalisations de même type ;

- lesdits dispositifs de renouvellement d'air dans les habitacles sont constitués par des arrivées d'air disposées de préférence en partie haute de l'habitacle au-dessus des occupants et par des bouches d'extraction d'air disposées de préférence en partie basse au niveau des pieds ;

- il est prévu comme moyens d'alimentation en air extérieur, deux prises d'air situées de chaque côté de habitacle possédant chacune une sonde de mesure de la pollution et de la température, l'ouverture de l'une ou de l'autre des deux prises d'air étant commandée par le module de régulation en fonction des résultats de l'analyse de l'air, de la température extérieure et de la température de consigne ;

- lesdits dispositifs de renouvellement d'air dans les bâtiments comportent au moins deux prises d'air situées de préférence sur le toit et orientées selon les deux directions les plus favorables du site ;

- lesdits panneaux de type rayonnant sont situés principalement dans les parois et/ou au plafond des habitacles ou des bâtiments, parfois au sol ;

- lesdits panneaux de type rayonnant sont constitués d'une partie rayonnante qui est composée par la paroi intérieure de l'habitacle ou du bâtiment (dotée d'une capacité de rayonnement satisfaisante), par un réseau de canalisations de faible diamètre qui transmet la chaleur ou le froid essentiellement par conduction à la paroi, celle-ci pouvant ou non intégrer ces canalisations, et par un isolant réalisé par un plénum d'air et/ou par un matériau isolant positionné derrière les canalisations, ce matériau pouvant être un film plastique et/ou métallisé ;

- lesdits panneaux de type rayonnant peuvent rayonner la chaleur ou le froid directement par le réseau de canalisations qui est alors entièrement ou partiellement apparent ; c'est le cas des constructions de type chalet ou yourte dont l'intérieur ou l'ossature est en bois ;

- lesdits panneaux de type rayonnant peuvent être utilisés comme un système de récupération de chaleur ou de froid ; dans le cas des bâtiments, une face du réseau de canalisations est adossée à un isolant et l'autre face est au contact des éléments de type tuiles, ardoises, bardage ou autre matériau, pour les moyens de transport le réseau de canalisations est sous leur enveloppe externe quand celle-ci est thermiquement conductrice et pour les machines ou pour d'autres sources d'énergie récupérables, il est au contact de leurs parties chaudes ou froides de manière à constituer un capteur de chaleur ou un capteur solaire et/ou un capteur de froid intégré ; - lesdits panneaux de type rayonnant ont une variante constituée par des surfaces vitrées à double ou à triple vitrage ; dans cette variante, la partie rayonnante est la vitre interne du double ou du triple vitrage, l'air circule entre la vitre interne et la vitre externe d'un double vitrage ou la vitre centrale d'un triple vitrage, l'isolation est complétée pour le double vitrage par un film isolant ou réfléchissant déposé sur la face intérieure de la vitre externe et pour le triple vitrage par le plénum d'air situé entre la vitre centrale et la vitre externe ; dans le cas de doubles vitrages existants, l'ajout d'un survitrage intérieur équipé d'un dispositif de distribution et de collecte de l'air permet d'obtenir le même effet ;

- une variante du système à double ou à triple vitrage rayonnant comporte un ventilateur tangentiel qui distribue sur toute la largeur le flux d'air entre les 2 vitrages du double vitrage et entre le vitrage central et le vitrage interne du triple vitrage, et des conduites avec des bouches collectrices qui renvoient l'air vers le ventilateur de manière à constituer un ensemble autonome ;

- lesdits moyens de régulation de la température comportent des sondes de température intérieure placées au niveau du soi, de la tête des occupants et du plafond ; les sondes au niveau du sol et de la tête pilotent les panneaux de type rayonnant des parois et les sondes situées au plafond pilotent les panneaux du plafond ;

- lesdits moyens de régulation de la température comportent également un mode spécifique de régulation dit "transfert" qui utilise comme source de froid les parois rayonnantes de la partie exposée à l'ombre pour refroidir la partie exposée au soleil, ce transfert se faisant par des canalisations de dérivation qui envoient, après passage dans le ventilateur de circulation, l'air rafraîchi des panneaux des parois du côté à l'ombre vers les panneaux des parois du côté au soleil ou inversement qui utilise comme source de chaleur les parois rayonnantes de la partie exposée au soleil pour réchauffer la partie exposée à l'ombre ;

- lesdits moyens de régulation de la température comportent dans le cas des bâtiments un deuxième mode spécifique de rafraîchissement dit "nuit" qui utilise une prise d'air située à l'extérieur du bâtiment en un point déterminé comme le plus frais la nuit en période chaude ; l'air frais aspiré par cette prise puis filtré alimente les panneaux de type rayonnant des parois et/ou du plafond avant d'être évacué vers l'extérieur de manière à refroidir les bâtiments pendant la nuit. Les dessins annexés illustrent l'invention.

On notera que le chiffre 10 représente l'ensemble du dispositif et les autres dizaines des sous-ensembles.

La figure 1 est une vue en coupe et en perspective d'une partie d'un habitacle de type aéronautique montrant le dispositif de renouvellement de l'air, les panneaux de type rayonnant et leur alimentation.

La figure 2 représente les éléments constitutifs du dispositif de renouvellement d'air.

La figure 3 montre une vue de dessus éclatée de la figure 1.

La figure 4 représente une vue en coupe des éléments constituant les panneaux de type rayonnant, les figures 5 et 6 deux variantes.

La figure 7 représente une vue en coupe des éléments constituant une surface vitrée de type rayonnant à triple vitrage et la figure 8 ceux d'une surface vitrée à double vitrage.

La figure 9 représente une vue en coupe de côté et de face d'une baie vitrée de type rayonnant à triple vitrage en mode chauffage.

La figure 10 représente une vue en coupe d'un habitacle de type train montrant la disposition des sondes de température intérieure.

La figure 11 représente le schéma de principe du fonctionnement du dispositif en mode chauffage et les éléments utilisés en mode "nuit". Les panneaux de type rayonnant du plafond n'ont pas été représentés.

La figure 12 représente le schéma de principe du fonctionnement du dispositif en mode "transfert".

La figure 13 représente le schéma de fonctionnement d'une variante dite "autonome" d'une baie vitrée de type rayonnant à triple vitrage en mode chauffage.

En référence aux figures 1 , 2, 3 et 11 , sera maintenant décrite la configuration d'ensemble du dispositif de chauffage-rafraîchissement 10 (figure 1) dans une application selon l'invention à un habitacle de type aéronautique.

Ce dispositif comporte une partie renouvellement d'air 40 (figure 2) débouchant dans l'habitacle, une partie chauffage-rafraîchissement proprement dite avec sa production d'air chaud, froid 70 (figure 11) ou éventuellement réfrigéré (non représentée) et son module de régulation 64, ses panneaux de type rayonnant 20 et 30 (figure 1) et les conduites d'alimentation 12a, 12b et 13 de ces panneaux.

De façon caractéristique de l'invention, le renouvellement d'air 40 (figure 2) comporte de manière générale 2 entrées d'air 19 et 21 situées à l'extérieur, de chaque côté de l'habitacle et à proximité de sa partie avant, ces entrées d'air possédant chacune deux sondes, l'une qui mesure la température 25 et l'autre la pollution 26. Après analyse des résultats obtenus, le dispositif de gestion 24 actionne la vanne 22 de manière à ouvrir l'une ou l'autre des deux entrées d'air. L'air ainsi aspiré par le moto ventilateur double 60 traverse le ventilateur 23 qui le conduit à travers la gaine de distribution 29 vers l'habitacle où il entre par les bouches de distribution 15 (figure 1). Ces bouches de distribution de type aéronautique ou autre sont placées en position haute, précisément au-dessus des sièges. L'air usé est évacué par les bouches 18 réparties au niveau des pieds. Aspiré par une gaine de collecte 27 qui le transporte jusqu'au ventilateur 28 (figure 2), il est évacué par la gaine 79 hors de l'habitacle, en quantité égale à la quantité d'air neuf introduit, les 2 ventilateurs étant entraînés par le même axe moteur. Dans le cas des bâtiments, les deux entrées d'air extérieur sont implantées en fonction des possibilités qu'offrent le site et le bâtiment et de la qualité de l'air de l'endroit. La partie chauffage-rafraîchissement proprement dite comporte classiquement un bloc de production 70 (figure 11) d'air chaud 56, d'air froid 63 et éventuellement d'air réfrigéré ; le flux d'air est distribué par des conduites 13 qui alimentent directement les panneaux de type rayonnant du plafond 30 (figure 1) ou indirectement ceux des parois 20 par une conduite de raccordement 14a. Le retour de l'air est assuré par une conduite de raccordement 14b vers des canalisations 12a (figure 1) et 12b (figure 3) puis vers le bloc de production.

Les figures 3, 4, 5 et 6 montrent en détail les panneaux de type rayonnant de paroi 20 et de plafond 30. Chaque panneau de type rayonnant est constitué d'une conduite de distribution 16 qui apporte l'air vers un réseau de canalisations de faible diamètre 34 et d'une conduite réceptrice 17 qui renvoie l'air par les gaines 12a et 12b au système de production. La partie rayonnante est constituée par la paroi intérieure 33 (dotée d'une capacité de rayonnement satisfaisante), celle-ci intégrant ou non les canalisations 34. L'isolation est réalisée soit par un matériau isolant 36 s'appuyant ou non sur un support 35, soit par de l'air 38, soit encore par un film isolant ou réfléchissant (non représenté) fixé sur les canalisations à la place du support 35. Les canalisations 34, lorsqu'elles ne sont pas intégrées à la paroi 33, sont maintenues en contact avec elle par tout système de fixation n'ayant pas d'effet isolant. Cette configuration permet à l'air circulant dans les canalisations de réchauffer ou de refroidir par conduction la paroi qui lui est associée créant ainsi le rayonnement 32 du côté intérieur de l'habitacle ou du bâtiment. Sur la figure 3, les canalisations 34 contournent le hublot 11 en se resserrant pour obtenir un rayonnement plus important autour de celui-ci.

Les figures 7, 8, 9 et 13 montrent que l'effet rayonnant 32 est aussi obtenu à travers les surfaces vitrées 50 (figures 9 et 13) d'habitacles ou de bâtiments, ces surfaces vitrées étant alors soit un double vitrage 41 et 42, soit un triple vitrage 41 , 39 et 42. Ces surfaces vitrées sont traversées par un flux d'air froid ou d'air chaud 43 qui arrive entre deux vitres ; l'air passe entre les vitres 41 et 39 dans un triple vitrage où l'espace rempli d'air 44 assure l'isolation. Dans un double vitrage, les déperditions à travers la vitre 42 sont limitées par un film isolant ou réfléchissant 47.

La figure 9 montre en détail une surface vitrée 50 triple vitrage de bâtiment en mode chauffage. Le flux d'air 43 arrive par une conduite de distribution rigide en partie basse 48 qui le répartit à travers des bouches 45 entre les 2 vitres 41 et 39 et sort en partie haute par les bouches 49 de la conduite réceptrice 46.

La figure 13 montre le fonctionnement d'une variante dite "autonome" d'une baie vitrée de type rayonnant à triple vitrage en mode chauffage. Le flux d'air 43 produit par le ventilateur tangentiel 75 sort directement sur toute sa longueur et monte entre les 2 vitres 41 et 39 pour ressortir en partie haute par les bouches 49 des conduites réceptrices 78a et 78b vers deux conduites de retour rigides 77 qui canalisent l'air de chaque côté du vitrage jusqu'à l'entrée du ventilateur tangentiel. Le chauffage de l'air est assuré par une résistance électrique (non représentée) de la largeur de la fenêtre et placée avantageusement à la sortie du ventilateur tangentiel.

La figure 10 représente la disposition des sondes de température interne dans un habitacle de type train. Ces sondes sont placées respectivement au niveau du sol 51 et de la tête des occupants 52 pour piloter la réduction de la stratification de l'air ; les sondes 53 en partie haute pilotent essentiellement les panneaux de type rayonnant du plafond 30 (figure 3) en mode refroidissement (non représentés). Le nombre des sondes 51 , 52 et 53 par habitacle (non représenté) est défini en fonction de la précision de température souhaitée. Par exemple, si un confort supérieur est requis, chaque unité de panneau de type rayonnant correspond à une rangée de sièges à laquelle est associé un couple de sondes sol et tête ; pour un confort normal, ce couple de sondes peut couvrir trois rangées.

La figure 11 représente le schéma de fonctionnement en mode chauffage du dispositif. Le schéma montre le bloc de production 70 composé classiquement d'un moto-ventilateur 59 en lui-même connu, d'une source chaude 56, d'une source froide 63 et de l'unité de pilotage 64 qui commande le fonctionnement selon 3 modes (chauffage, rafraîchissement et "transfert" en circuit fermé) et un mode "nuit" en circuit ouvert.

Dans le cas du mode chauffage illustré, l'électrovanne 61 fermée permet de bipasser la source froide 63. Ainsi, l'air après être passé dans le moto-ventilateur 59 continue de circuler par l'électrovanne 58 ouverte à travers la source chaude 56 puis il passe à travers l'électrovanne 57 ouverte en position sortie deux voies dans les conduites 12 qui transportent l'air chauffé à travers les électrovannes 54 et 66 ouvertes en sortie 1 voie vers les conduites 12a et les unités de panneaux de type rayonnant des parois 73 et 67 par leurs arrivées basses. Le retour se fait par les conduites 13, les électrovannes 55 et 65 ouvertes en sortie 1 voie vers l'électrovanne 62 ouverte en position arrivée 2 voies vers le moto-ventilateur. Chaque unité de panneau de type rayonnant 20 (figure 3) dont les 2 électrovannes 31 sont en position ouverte est traversée par l'air chaud, les électrovannes 31 étant commandées par la régulation 64 (figure 11) après comparaison entre la consigne générale de température intérieure dans l'habitacle et les températures fournies par ses sondes internes associées 51 et 52 (figure 10). Dans le cas d'une voiture de train avec commande d'ajustement de la température intérieure, cet ajustement n'est autorisé que dans les limites prévues pour optimiser le confort et la consommation. Pour un confort de type supérieur individualisé, la commande autorise une plus grande amplitude de réglage de cette température. Pour le fonctionnement en mode froid (non représenté), l'électrovanne 58 fermée permet de bipasser la source chaude 56, le moto-ventilateur 59 envoie l'air en sens inverse grâce à un inverseur (non représenté) afin que l'air froid descende dans les unités de panneaux de type rayonnant des parois 73 et 67 et circule à travers les unités des panneaux de type rayonnant du plafond 30 (non représentés) pilotées par les sondes du plafond 53 (figure 10). Dans une configuration avantageuse, la source froide est de type caloduc utilisant un circuit d'air extérieur pour évacuer la chaleur extraite. Dans le cas des bâtiments, le mode "nuit" (figure 11) comporte une prise d'air à l'extérieur du bâtiment (au point déterminé comme le plus froid la nuit en période chaude ), l'air aspiré est filtré(non représenté) ; il arrive par la gaine d'entrée 72 et traverse l'électrovanne 71 ouverte, les électrovannes 58 et 61 étant fermées pour bipasser la source chaude et la source froide ; l'air circule dans le sens froid vers les panneaux de type rayonnant des parois 73 et 67 comme décrit précédemment et l'évacué ensuite à l'extérieur par la conduite 68 après passage dans l'électrovanne 69 ouverte. Ce mode "nuit" permet alors d'améliorer le confort général des bâtiments et en particulier des habitations.

La figure 12 représente le schéma de fonctionnement en mode "transfert" du dispositif. Dans l'illustration, on utilise les unités de panneaux de type rayonnant de paroi 67 à l'ombre comme source de froid, ce transfert étant réalisé lorsque les électrovannes 58 et 61 sont fermées - bipassant la source chaude 56 et la source froide 63 - et que le moto- ventilateur 59 fonctionne dans le même sens qu'en mode froid. L'air après s'être refroidi dans les panneaux de type rayonnant 67 sort par la gaine 12a, traverse l'électrovanne 66 ouverte vers la canalisation 12 et l'électrovanne 57 ouverte en sortie 1 voie vers le moto- ventilateur 59, puis traverse successivement les électrovannes 62 et 55 ouvertes en sortie 1 voie vers la gaine 13 qui le conduit vers l'arrivée haute des unités des panneaux de type rayonnant de la paroi 73 située du côté au soleil ; le retour d'air se fait par la gaine 12a, puis il est dérivé par l'électrovanne 54 ouverte en sortie 1 voie vers la conduite 74 et ensuite par l'électrovanne 65 ouverte en sortie 1 voie vers la gaine 13 (entrée haute des unités de panneaux de type rayonnant de la paroi 67). Dans ce mode, les unités de panneaux de type rayonnant du plafond 30 ne sont en principe pas utilisées.

Le dispositif selon l'invention, qui peut utiliser des sources faibles de chaleur ou de froid grâce à ses capteurs intégrés, est particulièrement destiné au chauffage-rafraîchissement des habitacles des moyens de transport en général dont les aéronefs, les trains, les trams et trolleybus, les bus, les véhicules industriels, les engins de manutention, les automobiles, les caravanes et autocaravanes, les motocycles, les cycles, les bateaux, les voiliers, de tous types de bâtiment y compris les mobiles homes, les modulaires, les abris démontables (tentes, chapiteaux et de type yourtes), aux postes de travail, aux sièges en général, aux vêtements spécifiques, aux équipements de sauvetage individuels ou collectifs et également au réchauffage, au dégivrage et au rafraîchissement d'équipements au sens large.