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Title:
DEVICE FOR REDUCING AIR PRESSURE SUPPLIED BY AN AIR CONDITIONING PLANT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/023905
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a device for reducing air pressure coming from an air conditioning plant for supplying an installation, comprising from upstream to downstream an upstream channel (1), a converging element (3) and a downstream channel (5). This device is characterised in that the ratio of the outlet diameter (d) of the converging element (3) over the diameter (D') of the downstream channel (5) is approximately between 0.25 and 0.70, the downstream channel (5) being closed in its upstream part, so as to generate in the downstream channel (5) an internal peripheral induced flux.

Inventors:
DE SEYSSEL GUY (FR)
Application Number:
PCT/FR1997/002151
Publication Date:
June 04, 1998
Filing Date:
November 28, 1997
Export Citation:
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Assignee:
SPIREC SOC (FR)
SEYSSEL GUY DE (FR)
International Classes:
F24F13/26; (IPC1-7): F24F13/04; F24F13/26
Domestic Patent References:
WO1992017740A11992-10-15
WO1992017740A11992-10-15
Foreign References:
US3420439A1969-01-07
FR2118573A51972-07-28
US4190085A1980-02-26
GB1393991A1975-05-14
FR2661483A11991-10-31
Attorney, Agent or Firm:
Bruder, Michel (46 rue Decamps, Paris, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Dispositif réducteur de la pression de l'air en provenance d'une centrale de conditionnement d'air qui est destinée à alimenter une installation, et qui comprend d'amont en aval, une canalisation amont (1), un élément convergent (3) et une canalisation aval (5) caractérisé en ce que le rapport du diamètre de sortie (d) de l'élément convergent (3) sur le diamètre (D') de la canalisation aval (5) est compris entre environ 0,25 et 0,70, la canalisation aval (5) étant fermée en sa partie amont, de façon à créer dans la conduite aval (5) un flux d'induction interne périphérique.
2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de l'élément convergent (3), des moyens redresseurs des filets d'air.
3. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la canalisation aval (5) est alignée avec la canalisation amont (1), et possède une longueur au moins égale à quatre fois son diamètre (D'), cette longueur (1') étant d'autant plus grande que la chute de pression souhaitée (AP) est importante.
4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'élément convergent est constitué d'un élément tronconique (3).
5. Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'élément convergent (3) comporte des moyens de fixation d'une part, sur la canalisation amont (1) et d'autre part, sur la canalisation aval (5).
6. Dispositif suivant l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que l'élément tronconique (3) est amovible.
7. Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que le demiangle au sommet de l'élément tronconique (3) est compris entre 15° et 40° et est de préférence égal à 21° 2°.
8. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le diamètre (D') de la canalisation aval (5) est au moins égal au 3/4 du diamètre (D) de la canalisation amont (1) et au plus égal à 1,5 fois celuici.
Description:
DISPOSITIF REDUCTEUR DE LA PRESSION DE L'AIR FOURNIE PAR UNE CENTRALE DE CONDITIONNEMENT D'AIR La présente invention concerne des perfectionnements aux batteries de conditionnement d'air utilisées dans les installations de climatisation et de chauffage aérauliques, notamment celles comportant de nombreuses batteries, et concerne plus particulièrement un dispositif permettant de réduire, dans une forte proportion, la pression de l'air en un point donné d'une canalisation de distribution.

La présente invention est plus particulièrement applicable aux installations assurant la climatisation de bâtiments importants comprenant un grand nombre de locaux à traiter. Habituellement ces locaux ne possèdent pas tous les mmes besoins en climatisation, en raison par exemple des nécessités propres à leur fonction ou à leur situation au sein du bâtiment dans lequel ils sont situés, ce qui implique qu'ils nécessitent pour leur climatisation une puissance thermique plus ou moins importante.

Généralement la climatisation des différents locaux est assurée à partir d'un système aéraulique centralisé qui est apte à fournir un certain débit d'air à une pression et à une température données. Ce système étant unique pour l'ensemble de l'installation, il n'est donc pas satisfaisant pour alimenter directement chacun des

locaux, et l'air délivré doit donc subir un traitement qui est fonction de la spécificité de chaque local.

Or, il s'avère que, dans certaines parties de l'installation, la pression est trop élevée pour les opérations de traitement de l'air que l'on souhaite réaliser, et il est donc essentiel de faire chuter cette pression d'air préalablement au traitement spécifique mentionné.

On connaît bien entendu, dans l'état antérieur de la technique, des dispositifs en mesure de faire subir à un flux d'air incident une telle chute de pression. On utilise notamment dans ce but des boites de détente qui sont constituées d'une enveloppe métallique à l'intérieur de laquelle un volet circulaire ou rectangulaire pivote autour d'un axe. La rotation de ce volet peut tre commandée manuellement ou automatiquement par un mécanisme qui contrôle le débit d'air ou la pression amont. On sait cependant que ces boites de détente présentent de multiples inconvénients et notamment qu'elles sont d'un coût et d'un encombrement importants, qu'elles sont compliquées à mettre en oeuvre et qu'elles engendrent habituellement un bruit élevé, si bien que l'on est contraint de leur adjoindre des moyens d'insonorisation, ce qui accroît encore leur coût et leur encombrement. Par ailleurs, ces boites de détente perturbent gravement la distribution des filets d'air, si bien que la chute de pression ainsi obtenue engendre

d'importantes turbulences et mme parfois des instabilités de pression.

On sait également que l'on peut obtenir une telle chute de pression au moyen d'un simple volet que l'on dispose dans la conduite de distribution d'air. Si un tel dispositif présente sans conteste l'avantage de la simplicité, cependant, outre le fait qu'il soit la source de fortes perturbations sonores il ne résout pas non plus le problème du respect de l'écoulement des filets d'air.

On connaît également, notamment par la demande WO 92/17740, des installations qui font appel à des moyens d'induction, comprenant un élément convergent, dans lesquels on mélange à un flux d'air incident provenant d'une centrale une proportion d'air aspiré à l'extérieur par induction. On a constaté dans de telles installations, que le flux d'air externe aspiré en périphérie d'une canalisation, avait pour effet de former en périphérie de celle-ci un écoulement d'air à faible vitesse, qui avait pour effet d'isoler la paroi de la canalisation du flux d'air central qui s'écoule à grande vitesse, permettant ainsi un écoulement peu bruyant.

La demanderesse a constaté que, lorsque l'orifice d'entrée de l'air extérieur était obturé, on créait néanmoins, par un phénomène d'induction, (appelé ici "induction interne") des tourbillons à faible vitesse au niveau de la périphérie de la paroi de la conduite qui ont pour effet, comme précédemment, de préserver cette

conduite contre l'écoulement à grande vitesse du flux d'air central, ce qui diminue le bruit dans d'importantes proportions. Il a ainsi été établi qu'un tel dispositif fournissait ses effets lorsque l'on faisait appel à un élément convergent dont le rapport du diamètre de sortie sur le diamètre de la canalisation aval était compris entre environ 0,25 et 0,70.

La présente invention a ainsi pour but de proposer un moyen qui permet d'absorber des surpressions importantes sans augmentation notable du bruit, sans augmentation notable de volume et tout en respectant le profil des filets d'air.

La présente invention a ainsi pour objet un dispositif réducteur de la pression de l'air en provenance d'une centrale de conditionnement d'air qui est destinée à alimenter une installation, et qui comprend d'amont en aval, une canalisation amont, un élément convergent et une canalisation aval caractérisé en ce que le rapport du diamètre de sortie de l'élément convergent sur le diamètre de la canalisation aval est compris entre environ 0,25 et 0,70, la canalisation aval étant fermée en sa partie amont, de façon à créer dans la conduite aval un flux d'induction interne périphérique.

Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention, le dispositif comporte, en amont de l'élément convergent, des moyens redresseurs des filets d'air. De préférence, la canalisation aval est alignée avec la canalisation

amont, et possède une longueur au moins égale à quatre fois son diamètre, cette longueur étant d'autant plus grande que la chute de pression souhaitée est importante.

Dans un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, l'élément convergent est constitué d'un élément tronconique comportant des moyens de fixation d'une part, sur la canalisation amont et d'autre part, sur la canalisation aval. L'élément tronconique peut bien entendu tre amovible. Dans une variante de ce mode de mise en oeuvre le demi-angle au sommet de l'élément tronconique est compris entre 15° et 40° et est de préférence égal à 21° 2°.

Préférentiellement, le diamètre de la canalisation aval sera au moins égal au 3/4 du diamètre de la canalisation amont et au plus égal à 1, 5 fois celui-ci.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un premier mode de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un second mode de mise en oeuvre de l'invention.

La figure 3 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention.

Sur la figure 1 on a représenté une conduite 1 d'alimentation en air d'un local, ou conduite amont, qui est pour ce faire en communication avec une centrale d'alimentation en air sous pression, non représentée sur le dessin. Cette centrale délivre de l'air à une pression P et l'on souhaite fournir, à une installation disposée en aval, ce mme air à une pression P1 inférieure à la pression P. Compte tenu de l'usage auquel cet air est destiné, à savoir le chauffage ou la climatisation de locaux occupés, il est impératif que l'installation soit d'un fonctionnement silencieux.

La conduite d'alimentation 1 possède un diamètre D et débouche dans un élément convergent 3 formé par un tronc de cône de hauteur h dont le diamètre de sortie est d. La conduite d'alimentation 1 peut comporter des ailettes, non représentées sur le dessin, destinées à redresser les filets d'air arrivant dans la conduite. L'élément convergent 3 débite dans une conduite cylindrique 5, ou conduite aval, qui est alignée avec la conduite amont 1 et qui possède un diamètre D'supérieur au diamètre D de celle-ci. L'extrémité amont de la conduite 5 est fermée par une collerette d'obturation 7 afin d'éviter tout phénomène d'aspiration d'air extérieur par induction. Par ailleurs, le rapport entre le diamètre de sortie d de

l'élément convergent 3 et le diamètre D'de la canalisation aval 5 est compris entre 0,25 et 0,70.

Dans ces conditions, lorsque l'on alimente en air la conduite 1, on crée au niveau de l'orifice de sortie de l'élément convergent 3 un dard 4 qui s'étend sur une longueur 1 à l'intérieur de la conduite aval 5. On crée ainsi, en sortie de la buse de l'élément convergent 3, un phénomène d'aspiration par induction. Comme toute arrivée d'air externe est rendue impossible par la fermeture amont de la conduite 5, ce phénomène d'aspiration crée autour du dard 4 une zone tourbillonnaire 13 qui isole les parois de la conduite 5 du dard central 4 et qui rend le dispositif suivant l'invention particulièrement silencieux.

On constate qu'en aval du dard central 4, à une distance 1'>1 de l'élément convergent 3, la pression qui existe dans la conduite 5 se situe à une valeur P1 inférieure d'une valeur AP à la pression amont P délivrée par la centrale, et qui dépend notamment des caractéristiques dimensionnelles des composants. On donnera ainsi à la longueur 1'de la partie aval de la conduite une valeur d'autant plus forte que l'on souhaitera une chute de pression AP plus importante. La chute de pression AP peut se situer entre environ 50 Pa et 400 Pa.

La demanderesse a constaté que le diamètre D'de la conduite aval 5 pouvait tre sensiblement égal à celui de la conduite amont 1. Cette forme de mise en oeuvre est particulièrement intéressante en ce qu'elle est d'une réalisation particulièrement facile sur le plan fonctionnel.

A titre d'exemple on a, à partir d'une centrale d'alimentation délivrant de l'air sous une pression P de 300 Pa, alimenté un dispositif suivant l'invention par une conduite dont le diamètre D est égal à 25 cm et qui débouchait dans un élément convergent 3 formé d'un tronc de cône de hauteur h égale à 13,7 cm dont le diamètre de sortie d était de 14 cm. L'élément convergent 3 débitait dans une conduite aval 5 d'un diamètre D'de 32 cm, si bien que le rapport d/D'était à 0,44. La pression Pl qui existait dans cette conduite 5, en aval du dard 4 a été mesurée, et sa valeur était voisine de 100 Pa. Le dispositif suivant l'invention a ainsi été en mesure de faire chuter la pression d'une valeur AP d'environ 200 Pa. On a ensuite mesuré le bruit produit.

Pour ce faire, on a comparé le dispositif suivant l'invention avec un dispositif réducteur de pression suivant l'état antérieur de la technique, constitué en l'espèce par une boite de détente. Avec un sonomètre, on a relevé le niveau du bruit produit dans un local possédant une atténuation de 10 dB et l'on a constaté une

émission de bruit d'une intensité de 40 dB (A) pour la boite de détente non insonorisée et une intensité de bruit de 35 dB (A) pour le dispositif suivant l'invention, ce qui représente une réduction de bruit de plus de 50%.

La chute de pression réalisée par le dispositif s'est donc effectuée de façon particulièrement silencieuse en comparaison des dispositifs de l'état antérieur de la technique.

On a représenté sur le tableau I ci-après cinq autres exemples de mise en oeuvre de l'invention qui montrent que l'on obtient une réduction notable du bruit dans des conditions de fonctionnement très diverses.

TABLEAU I MesuresEssaiEssaiEssaiEssaiEssai 2 3 4 5 6 DiamètreamontD duconvergent(cm)1616161616 Diamètreavald duconvergent(cm)64 6611 Demi-angleausommet duconvergent(°)21°21°21°30°21° DiamètreD'dela conduiteavale(cm)1612,5202020 Chutedepression AP(Pa)220310170210170 Débitair (m3/h)175195 157160520 Niveausonore (dB(a))3533333636 Figure 2 3 1 1 1 Atténuationdulocal (dB)888810

Dans une variante de mise en oeuvre l'élément convergent 3 peut tre constitué d'un élément formé d'une base cylindrique et d'une partie tronconique dont le sommet définit un orifice de sortie de diamètre d. Le diamètre interne de la base est légèrement supérieur au diamètre externe D de la conduite amont de façon qu'elle s'emmanche à force sur celle-ci. De mme la conduite avale aura un diamètre D'légèrement supérieur à celui du diamètre externe de la base de l'élément tronconique de facon à pouvoir s'emboîter sur celui-ci.

Ce mode de mise en oeuvre est particulièrement intéressant en ce qu'il permet de façon simple pour un utilisateur de choisir, en fonction de la réduction de pression souhaitée, l'élément convergent approprié parmi une collection d'éléments convergents de caractéristiques différentes.