L'invention concerne un échangeur thermique aéraulique pour un système de ventilation mécanique contrôlé à double flux, ainsi qu'un système de ventilation mécanique contrôlé équipé de cet échangeur.

Par système de ventilation mécanique contrôlé (VMC) on entend un système conçu pour renouveler l'air à l'intérieur d'un local technique ou d'habitation.

Afin de diminuer les déperditions par renouvellement d'air, la ventilation mise en place dans un bâtiment est généralement de type double- flux, notamment des double-flux statiques qui se caractérisent par le fait qu'un échangeur statique récupère les calories de l'air vicié extrait du bâtiment pour les céder à l'air neuf entrant dans le bâtiment par une récupération gratuite sur le simple échange thermique par conduction. Compte tenu de l'évolution actuelle des bâtiments, les besoins de chauffage tendent à diminuer fortement. En effet, les progrès obtenus grâce à la conception et à l'utilisation de nouveaux matériaux en terme d'isolation, de vitrage et de limitation des ponts thermiques, ont permis de réduire de manière importante les déperditions thermiques des habitations. Toutefois, dans ce type d'habitat, il convient de diminuer les déperditions par renouvellement d'air. La ventilation mise en place est donc généralement de type double flux. Dans une ventilation double flux, un réseau aéraulique est destiné à l'insufflation de l'air dans les pièces principales ou pièces de séjour, et un deuxième réseau assure l'extraction de l'air dans les pièces techniques ou pièces humides. Une ventilation mécanique contrôlée à double flux comprend deux ventilateurs assurant le même débit, dont l'un est destiné à insuffler de l'air dans le bâtiment, et dont l'autre est destiné à extraire l'air hors du bâtiment.

Très souvent les échangeurs sont constitués de plaques en matière plastique collées les unes aux autres et (ou en aluminium soudé) mais dont les plaques délimitent des zones en contact sur les soudures.

Les plaques sont généralement identiques.

Afin de réaliser un échangeur thermique performant, il convient de pouvoir bénéficier d'un échange dit à contre-courant, c'est-à-dire pour lequel le flux d'insufflation et le flux d'extraction s'écoulent dans des d irections sensiblement parallèles mais dans des sens opposés..

Les échangeurs classiques se retrouvent donc en général face à une difficulté constructive par des formes en pointe qui permettent la séparation des flux par les plaques elles-mêmes mais ce qui engendre sur de grandes surfaces un échange non optimisé puisque les flux sont simplement croisés, et ce finalement pour une grande proportion de la surface de l'échangeur.

Le document EP 2 071 267 décrit un échangeur thermique réalisé à partir de l'empilement d'une pluralité de plaques parallélépipédiques, dites alvéolaires, comportant chacune une pluralité de canaux de circulation d'air s'étendant entre deux extrémités opposées de la plaque, les deux autres extrémités étant obturées. Cet empilement prend une forme parallélépipédique et est réalisé de manière à ce que les plaques paires et les plaques impaires de l'empilement présentent les extrémités dans lesquelles débouchent les canaux sur respectivement deux cotés latéraux opposés de l'empilement et sur les deux autres cotés latéraux de l'empilement. De cette manière l'empilement présente sur chaque coté latéral une succession d'extrémités sur lesquelles débouchent les canaux de circulation d'air et d'extrémités obturées, les plaques paires délimitant un premier volume de circulation et les plaques impaires dél im itant un second volume de circulation. En utilisation , les fl ux d'air d'insufflation et d'extraction sont dirigés chacun vers un volume de circulation différent, l'un dans les canaux des plaques paires, l'autre dans les canaux des plaques impaires.

Dans cette configuration, les échanges thermiques ont lieu aux interfaces entre plaques sur toute la largeur de l 'échangeur, les flux d'insufflation et d'extraction étant croisés. De tels échangeurs thermiques présentent un certains nombres d'inconvénients, l'échange thermique n'est pas optimisé puisque l'échange à lieu selon un schéma croisé, il nécessite pour sa conception un nombre important de plaques et l'échange thermique est réalisé au travers deux épaisseurs de parois, la paroi inférieure d'une plaque et la paroi su périeu re de la plaq ue d isposée au-dessous, ce qui limite les performances de l'échangeur thermique.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients.

Le problème technique à la base de l'invention est de fournir un échangeur thermique qui offre à la fois u n échange thermique optimisé, notamment par la trajectoire des flux d'air d'insufflation et d'extraction dans l'échangeur, et des coûts de production réduits par rapport à un échangeur utilisant des plaques alvéolaires. A cet effet, l'invention concerne un échangeur thermique aéraulique pour un système de ventilation à double flux d'un local comportant :

- u n e p l u ra l i t é d e p l a q u e s identiques et de forme parallélépipédique, superposées de manière à former un empilement de structure générale parallélépipédique, chaque plaque comprenant une pluralité de canaux de circulation d'air s'étendant sur toute la longueur de la plaque, ces canaux étant délimités par des cloisons longitudinales, l'ensemble des canaux de circulation d'air des plaques formant un premier volume de circulation d'air adapté pour guider un premier flux d'air dans une première direction, sur toute la longueur de l'échangeur entre une première extrémité et une seconde extrémité de l'échangeur,

caractérisé en ce qu'il comporte :

- des moyens d'espacement agencés pour maintenir à distance les plaques les unes par rapport aux autres de manière à délimiter un espace entre deux plaques voisines, ces différents espaces entre plaques formant un volume de circulation d'air adapté pour guider un second flux d'air dans une seconde direction sensiblement parallèle à la première direction,

- des premiers moyens d'obturation de chaque espace entre les plaques aux deux extrémités de l'échangeur,

- des seconds moyens d'obturation de chaque espace entre les plaques au niveau des deux parois longitudinales de l'échangeur, c'est-à-dire celles parallèles aux canaux de circulation du premier flux d'air,

ces seconds moyens d'obturation comportant, dans l'une et/ou dans l'autre des deux parois longitudinales, et à proximité des deux extrémités de l'échangeur, deux ouvertures, respectivement pour l'entrée et la sortie du second flux d'air agencées pour guider le premier et le second flux d'air dans des sens opposés.

Un tel échangeur thermique utilisant un empilement de plaques parallélépipédiques dont les canaux des plaques délimitent un premier volume de circulation d'un flux d'air le long de l'empilement et l'espacement entre plaques un second volume de circulation d'un flux d'air le long de l'empilement, permet de réaliser un échangeur thermique de conception simple et de coût réduit, puisqu'un des volumes de circulation est réalisé par l'espacement entre plaques, réalisant un échange thermique optimisé puisqu'utilisant un échange thermique selon le principe des flux à contre-courant sur toute la longueur de l'échangeur et à travers seulement une épaisseur de paroi de plaque. Avantageusement, les moyens d'espacement et les premiers moyens d'obturation sont réalisés à l'aide d'au moins deux pièces d'embouts disposées respectivement au niveau de la première extrémité et de la seconde extrémité de l'échangeur.

L'utilisation de pièces d'embout disposées aux deux extrémités de l'empilement permet par l'utilisation d'un seul type de pièce pour, à la fois, maintenir à distance les plaques entre elles et ainsi délimiter le second volume de circulation d'air, et séparer le premier et le second flux d'air.

Préférentiellement, chaque pièce d'embout comporte :

- au moins un logement pour loger un coté d'une plaque sur lequel débouchent les canaux, ce logement étant muni d'une ouverture traversante débouchant dans les canaux de circulation formés par les canaux de la plaque qui y est logée,

- au moins une entretoise formant les moyens d'espacement, la ou chaque entretoise maintenant à distance seul ou en coopération avec une autre entretoise disposée sur une autre pièce d'embout, une plaque logée dans la pièce d'embout d'une plaque directement voisine dans l'empilement,

- au moins un organe d'obturation, tel que par exemple une plaque d'obturation, formant les premiers moyens d'obturation, ce ou chaque organe obturant, seul ou en coopération avec un organe d'obturation disposé sur une autre pièce d'embout, l'espace entre une plaque logée dans la pièce d'embout et une plaque directement voisine dans l'empilement.

L'utilisation de pièce d'embout comportant au moins un logement pour chaque plaque, au moins une entretoise et un organe d'obturation, permet un bon maintien à distance entre les plaques successive, les plaques étant disposées dans un logement et maintenues à distance par les entretoises, Les organes d'obturation permettant de parfaire la séparation des flux d'air.

De manière avantageuse, chaque entretoise fait office d'organe d'obturation.

L'utilisation des entretoises comme organe d'obturation permet de garantir une bonne obturation de l'espace entre plaque puisque l'obturation est réalisée sur toute l'épaisseur de l'entretoise.

Avantageusement, la ou l'ensemble des pièces d'embout équipant la première/seconde extrémité de l'échangeur obture le bord de l'ensemble des espaces entre plaques au n iveau de la première/seconde extrém ité de l'échangeur de manière à séparer le premier et le second volume de circulation au niveau de la première/seconde extrémité de l'échangeur.

L'obturation d'une des extrémités de l'empilement par les pièces d'embout équipant cette extrémité permet une obturation étanche des espaces entre plaques permettant ainsi une bonne séparation entre l'entrée/sortie du premier volume de circulation d'air et le second volume de circulation d'air.

Préférentiellement, les seconds moyens d'obturation comprennent des nervures longitudinales disposées entre deux plaques directement voisines dans l'empilement, ces nervures obturant, lors de la formation de l'empilement, au moins une paroi longitudinale de l'échangeur.

L'utilisation de nervures sur les plaques faisant office de second moyens d'obturation permet un montage rapide de l'échangeur puisque ne nécessitant pas le montage d'une pièce supplémentaire pour obturer la ou les parois longitudinales obturées par les nervures.

De man ière avantageuse, les second moyens d'obtu ration comprennent au moins une plaque d'obturation fixée au niveau de la paroi longitudinale de l'échangeur de manière à obturer hermétiquement, sur cette m êm e pa ro i longitudinale, chaque espace entre plaques, cette plaque d'obturation comportant préférentiellement des second moyens d'espacement entre plaques tels que des entretoises.

L'util isation d'une plaque comportant des entretoises permet l'obturation de la paroi sur toute la hauteur, avec une seule pièce.

Avantageusement, l'entrée et la sortie du second flux d'air sont disposées sur la même paroi latérale de l'échangeur.

Un tel positionnement des flux d'air permet la conception d'un circuit aéraulique occupant un espace limité, les entrées et les sorties d'air se trouvant du même coté.

Préférentiellement, l'entrée et la sortie du second flux d'air sont respectivement disposées sur l'une et l'autre des parois latérales.

Un tel positionnement permet une adaptation de l'échangeur thermique pour une installation dans un circuit de ventilation dont les entrées et sorties pour le second flux d'air sont opposées sans nécessiter l'utilisation de gaines de ventilation supplémentaires.

Avantageusement, l'échangeur thermique comprend en outre un collecteur double pou r deux flux d 'a ir d isposé à chaq ue extrém ité de l'empilement, chaque collecteur permettant de séparer et diriger les flux d'air soit du réseau aéraulique vers le volume de circulation correspondant, soit du volume de circulation correspondant vers le réseau aéraulique, la séparation des flux étant obtenue au moyens de la ou des pièces d'embout disposées sur l'extrémité de l'empilement sur laquelle est installé le collecteur, une portion allongée dans le prolongement de l'extrémité de l'empilement faisant office de cloison pour séparer les flux d'air.

L'utilisation d'une portion allongée de la pièce d'embout formant une cloison en coopération avec un collecteur double pour séparer les flux d'air permet une réduction des coûts l iés à la réal isation d'un tel échangeur thermique.

Préférentiellement, l'échangeur thermique comprend en outre un couloir de dérivation d'air délimité par une goulotte adjacente à l'empilement, un collecteur de flux d'air et un clapet monté dans le collecteur, mobile entre d eux pos itions , u ne prem ière position où i l d i rig e u n des flux d'air, préférentiellement le second, vers le premier ou préférentiellement le second volume de circulation et une deuxième position où il dirige ce même flux d'air vers le couloir de dérivation d'air.

U n te l co u l o i r de dérivation permet ponctuellement une transmission des flux d'air sans réalisation d'un échange thermique entre le premier et le second flux d'air permettant ainsi une circulation dans le circuit aéraulique sans échange thermique lorsque celui-ci n'est par requis.

De préférence, les plaques, les moyens d'espacement et les premiers moyens d'obturation sont réalisés en une matière plastique.

L'invention concern e égal ement u n système d e ventil ation mécanique contrôlé à double flux d'un local, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur thermique aéraulique tel que présenté ci-avant.

Suivant une caractéristique, l'échangeur thermique est agencé de sorte que le premier flux d'air circulant dans le premier volume de circulation d'air de l'échangeur soit insufflé dans le local, et le second flux d'air circulant dans le second volume de circulation d'air de l'échangeur soit extrait du local.

Le second flux d'air circule au travers du second volume de circulation d'air. Lorsque le second flux d'air est extrait d'une pièce d'eau, celui- ci présente une hygrométrie importante. Aussi, il est fréquent que du givre se forme à l'intérieur du second volume de circulation. Le second volume de circulation est délimité par les espaces entre plaques et présente ainsi une largeur suffisante pour limiter l e risq ue d'obstruction par le givre.

De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non l imitatif, de plusieurs formes d'exécution de cet échangeur thermique aéraulique.

Figure 1 est une vue en perspective d'un premier échangeur ;

Figure 2 est une vue en perspective et à échelle agrandie d'une des plaques alvéolaire formant l'échangeur ;

Figure 3 est une vue en perspective d'une plaque alvéolaire avec un rebord longitudinal;

Figure 4 est une vue de face d'une pièce d'embout ;

Figure 5 est une vue en perspective d'un empilement de plaques selon le principe de réalisation de l'échangeur thermique réalisé avec une pièce d'embout ;

Figure 6 est une vue en coupe longitudinale de la figure 5 selon la ligne A-A ;

Figure 7 est une vue de face d'un échangeur thermique équipé de collecteurs spécifiques pour les deux flux d'air ;

Figure 8 est une vue en perspective d'un échangeur thermique équipé de collecteurs doubles pour les deux flux d'air et d'un système de dérivation du flux d'insufflation d'air ;

Figure 9 est une vue partielle en perspective de l'échangeur de la figure 8 partiellement coupé selon le plan B-B.

La figure 1 présente un échangeur thermique 1 aéraulique selon l'invention destiné à équiper un système de ventilation à double flux d'un local comportant un premier flux d'air d'insufflation et un second flux d'air d'extraction. Un tel échangeur thermique 1 comprend :

- une pluralité de plaques 2 superposées de manière à former un empilement 3, chaq ue plaq ue 2 comprenant u ne plural ité de canaux longitudinaux 4 de circulation d'air formant un premier volume de circulation d'air 5 pour un premier flux d'air entre une première extrémité 6 et une seconde extrémité 7 de l'échangeur,

- des moyens d'espacement 8, 9 agencés pour mainten ir à distance les plaques 2 les unes par rapport aux autres de manière à délimiter un espace 10 entre deux plaques 2 voisines, ces différents espaces 10 entre plaques formant un volume de circulation d'air 1 1 pour un second flux d'air,

- des premiers moyens d'obturation 8, 9 des espaces 10 entre les plaques aux deux extrémités 6, 7 de l'échangeur 1 ,

- des seconds moyens d'obturation 1 2, 1 3 des espaces entre les plaques 2 au niveau des deux parois longitudinales 14 de l'échangeur 1 , c'est- à-dire celles parallèles aux canaux de circulation 4 du premier flux d'air,

Les plaques 2 formant l'empilement 3 sont, comme l'illustre la figure 2, des plaques 2 creuses, de d imensions identiques et de forme parallélépipédique réalisées préférentiellement en matière plastique. Elles comprennent chacune une plural ité de canaux long itud inaux 4 de section rectangulaire. Les canaux sont dél im ités par des cloisons 15 verticales et longitudinales . Ces pl aq ues 2 peuvent, en fonction des contraintes de fabrication et des besoins, comporter comme le montre la figure 3, sur un des cotés, une nervure 12 formant un moyens d'espacement avec une plaque voisine.

Lors de l'assemblage de l'échangeur thermique 1 , les plaques 2 sont superposées à d istan ce les u ne d es autres de manière à former l'empilement 3 avec u n espace 10 entre deux plaques 2 adjacentes. L'empilement 10 ainsi formé est de structure générale parallélépipéd ique. L'espacement entre les plaques 2 forme le volume de circulation d'air 1 1 pour un second flux d'air. Le maintien à distance entre chaque plaque 2 est obtenu par l'utilisation des premiers moyens d'espacement 8 , 9 disposés sur des pièces d'embout 16 positionnées à chaque extrémité 6, 7 de l'empilement 3.

C es pièces d'embout 16 sont préférentiellement réal isées en matière plastique. Les pièces d'embout 16 comportent chacune, comme le montre la figure 4 :

- au moins un logement 17 pour loger un coté d'une plaque 2 dans lequel débouchent les canaux, ce logement 17 étant muni d'une ouverture traversante 18 débouchant dans les canaux de circulation 4 de la plaque 2 qui y est logée,

- au moins une entretoise 8, 9 formant les moyens d'espacement 8, 9, la ou chaque entretoise 8, 9 maintenant à distance seule ou en coopération avec une autre entretoise disposée sur une autre pièce d'embout, une plaque 2 logée dans la pièce d'em bout 16 d'une plaque d irectement voisine dans l'empilement 3, - au moins un organe d 'obtu ration 8, 9, formant les prem iers moyens d'obturation 8 , 9, ce ou chaque organe 8, 9 obturant, seul ou en coopération avec un organe d'obturation disposé sur une autre pièce d'embout, l'espace 10 entre une plaque 2 logée dans la pièce d'embout 16 et une plaque directement voisine dans l'empilement 3.

La hauteur des entretoises est choisie pour adapter la section de passage du second flux aux conditions aérauliques souhaitées, par exemple pour tenir compte des pertes de charges sur le réseau d'insufflation et sur le réseau d'extraction.

Chaque pièce d'embout 16 peut comporter soit un logement pour une seule plaque 2, soit, com me il l ustré su r les figures 4, 5 et 6, cinq logements, soit dix logements. Dans la configuration comportant cinq logements, une pièce d'embout 16 comporte quatre entretoises intérieures 8 séparant entre-elles les plaques 2 disposées dans les logements 18 de la pièce d'embout 16, et deux entretoises extérieures 9 disposées à chaque extrémité de l a p ièce d 'em bout 16. Les entretoises extérieures 9 permettent, en coopération avec une entretoise extérieure d'une pièce d'embout directement voisine dans l'empilement 3, d'obturer l'espace 10 entre l'empilement formé par les plaques logées 2 dans la pièce d'embout 16 et les plaques logées dans la pièce d'embout directement voisine dans l'empilement 3.

De cette manière, l'ensemble des pièces d'embout 16 équipant une extrémité 6, 7 de l'échangeur 1 obture, comme le montre la figure 7, le bord de l'ensemble des espaces 10 entre plaques 2 au n iveau de l'extrémité 6, 7 de l'échangeur 1 . Cette obturation permet une séparation entre le premier 5 et le second volume de circulation 1 1 d'air au niveau de l'extrémité 6, 7 équipée des pièces d'embout 16.

L'échangeur 1 comprend également, pou r obtu rer l es pa ro is longitudinales 14 de l'échangeur 1 et de manière à fermer les cotés du second volume de circulation 1 1 , des seconds moyens d'obturation 12, 13.

Ces seconds moyens 12, 13 peuvent être, si les plaques 2 utilisées pour réalisée l'échangeur 1 en sont munis, les nervures 12 disposées sur un coté de la plaque 2. Ces nervures 12 obturent la paroi longitudinale 14 formée par les cotés des plaques 2 sur lesquels elles sont disposées.

Ces second moyens d'obturation 1 2, 1 3 peuvent également être une plaque d'obturation 13 fixée au n iveau de la paroi long itudinale 14 de l'échangeur 1 de manière à obturer hermétiquement, sur cette même paroi latérale 14, les espaces 10 entre plaques 2. Cette plaque d'obturation 13 peut également comporter, comme illustré sur la figure 5, des seconds moyens d'espacement 19 entre plaques 2 tels que des entretoises 19. Ces moyens d'espacement 19 facilitent la réalisation de l'espacement entre plaques 2 lors de l'assemblage de l'échangeur thermique 1 .

Ces seconds moyens d'obturation 1 2, 1 3, qu'ils soient réalisés au moyens de nervures 12 ou d'une plaque d'obturation 13, comportent dans l'une et/ou dans l'autre des deux parois longitudinales 14, et à proximité des extrémités 6 , 7 de l'échangeur 1 , deux ouvertures 20, 21 pour le second volume de circulation 1 1 , respectivement pour l'entrée 20 et la sortie 21 du second flux d'air.

Lors de l'assemblage, l'échangeur thermique est généralement équipé de collecteurs de flux 22, 23, ces collecteurs pouvant être soit des collecteurs 22 spécifique à chaque flux comme le montrent les figures 1 et 7, soit des collecteurs doubles 23 pour les deux flux d'air comme le montrent les figures 8 et 9.

Pou r u n assem bl ag e avec des collecteurs simples 22, les collecteurs sont disposés aux niveaux de l'entrée 20 et de la sortie 21 du second volume de circulation 1 1 . La première partie du circuit de ventilation, celle du flux d'insufflation, est raccordée de manière étanche à l'entrée 6 et la sortie 7 du premier volume de circulation d'air 5 par les pièces d'embout 16. La deuxième partie du circu it de venti lation , cel le du fl ux d 'extraction, est raccordée de manière étanche au collecteur d'entrée 22 et au collecteur de sortie 22. De cette manière, les flux d'insufflation et d'extraction transitent tous deux par l'échangeur thermique 1 , les entrées et les sorties de ces flux étant opposés, permettant un échange thermique entre les deux flux qui circulent à contre-courant. Le flux d'insufflation est ainsi réchauffé par le flux d'extraction limitant les déperditions thermiques liées au renouvellement d'air du local.

Pour un assemblage comprenant des collecteurs doubles 23, les flux d'air entrant et sortant sont collectés par les collecteurs 23. La séparation de ces deux flux d'air et leurs guidages respectifs vers l'entrée 6, 20 et la sortie 7 , 21 correspondantes sont réalisés par l'intermédiaire des pièces d'embout 16. En effet, les pièces d'embout 16 peuvent comporter, pour une installation avec un collecteur double 23, une portion allongée 24 dans le prolongement de l'extrémité de l'empilement 3 faisant office de cloison de séparation. Lors d'une installation comportant un collecteur double 23, il est également possible de réaliser une installation du type « by pass », c'est-à- d ire, comportant u n couloir de dérivation d 'a ir 25. Ce type d 'échangeur thermique comprend , comme le montre les figures 8 et 9, une goulotte 26 adjacente à l'empilement 3, délimitant le couloir de dérivation d'air 25, et un clapet 27 de type « by pass » monté dans un des collecteurs 23 de manière qu'il soit mobile entre deux positions, une première position où il dirige le second flux d'air vers le second volume de circulation 1 1 et une deuxième position où il dirige ce même flux d'air vers le couloir de dérivation d'air 25. De cette manière le second flux d'air, le flux d'extraction peut être, en fonction du positionnement du clapet 27, soit dirigé vers le second volume de circulation 1 1 de l'échangeur 1 , permetta nt a insi un échange thermique avec le flux d'insufflation, soit vers le couloir de circulation de dérivation 25, sans échange thermique.

Lors de l'installation d'u n échangeur thermique comportant des collecteurs doubles 23 dans un circuit de ventilation, la première partie et la seconde partie d u circu it de ventilation sont raccordées aux collecteurs doubles 23 de l'échangeur thermique 1 , le flux d'insufflation d irigé vers le premier volume de circulation d'air 5 de l'échangeur 1 et le flux d'extraction dirigé vers le second volume de circulation d'air 1 1 . On obtient ainsi, sur un principe similaire à l'util isation d'un échangeur comportant des collecteurs simples 22, u n éch a ng e th erm i q u e opt i m i sé , avec co m m e ava ntag e supplémentaire, par l'utilisation du clapet 27 « by pass », de pourvoir découpler thermiquement et périodiquement le flux d'insufflation du flux d'extraction.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet échangeur thermique, décrites ci-dessus à titre d'exemples, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.