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VENTILATEUR THERMODYNAMIQUE A DOUBLE FLUX INVERSÉ
INTRODUCTION
La présente invention conceme un ventilateur qui, avec son unité de pompe à
chaleur
incorporé, assure la ventilation et la climatisation de l'air ambiant durant
les périodes
froides et estivales de façon à permettre une plus grande efF'icacité
énergétique' dans le
traitement de l'air grâce à. son système thermodynamique qui joue également le
rôle de
récupérateur de chaleur et de déshumidificateur dans les périodes chaudes et
humides
alors que l' eau de condensation est évacué par un drain. Avec son système
thermodynamique, il y a échange de chaleur puisque l'énergie récupérée est
acheminée par le fluide frigorigène vers le compresseur et retransmise par le
système.
L'appareil agit de la même façon qu'un réfrigérateur qui refroidit l'air
extrait venant de
l'intérieur et restitue intégralement à l'air neuf insufflé l'énergie captée.
L'économie
d'énergie obtenue provient du fait que le système utilise moins d'électricité
pour
transférer l'énergie (thermodynamique) que pour la produire (Joule).
On dit ventilateur thermodynamique à double flux inversé étant donné que les
flux
d'extraction et d'insufflation sont parallèles. Le module de pompe à chaleur
est
réversible et composé de deux serpentins, une dans chaque flux, reliées à un
compresseur assurant les échanges thermiques entre eux par détente directe.
' Selon, Wikipedia, rapport entre ce qui peut être récupéré utilement de la
machine sur ce qui a été dépensé pour la faire
fonctionner.
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Tel qu'illustré à la figure 1, le système est composé de :
1) un caisson avec isolation intérieure thermo-acoustique avec les composantes
intérieures et extérieures suivantes :
2) Entrée d'air venant de l'intérieur
3) Entrée d'air venant de l'extérieur avant d'être traité
4) Sortie d'air vicié allant vers l'extérieur
5) Sortie d'air traité allant à l'intérieur de la bâtisse
6) Ventilateur à vitesses variables dans la partie du traitement de l'air
venant de
l'intérieur pour l'insufflation et l'extraction de l'énergie de l'air et
l'expulsion de l'air
traité vers l'extérieur
7) Ventilateur à vitesses variables dans la partie du traitement de l'air
venant de
l'extérieur pour l'insufflation et l'extraction de l'énergie de l'air
l'expulsion de l'air
traité vers l'intérieur
8) un module de pompe à chaleur comprenant :
a) compresseur servant de pompe aspirante foulante
b) serpentins de l'évaporateur
c) serpentins du condenseur
d) détenteur de pression
e) valve d'inversion (Reversing Valve)
f) organe de sécurité (basse pression/haute pression)
g) sonde antigivre
9) Filtre pour le traitement de l'air venant de l'intérieur de la bâtisse
2 Ventilateur avec Récupérateur de Chaleur
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10) Pressostats pour vérifier l'état du filtre d'air venant de l'intérieur
11) Boite de filtration et de purification de l'air venant des l'entrées 3
(extérieur) ou 16
(Recirculation)
12) Pressostats pour le contrôle du système de filtration et purification de
l'air venant
des entrées 3 ou 16
13) Moniteur de contrôle pour les modes de ventilation, climatisation,
fonctionnement
des composantes de l'appareil et autres composantes de sécurités
14) Boîte de raccordement des commandes de contrôle du moniteur 13
15) Hygromètre
16) Entrée d'air de l'intérieur de la bâtisse pour le mode recirculation
17) Volet motorisé pour fermer l'entrée d'air extérieur et ouvrir une seconde
entrée d'air
intérieur pour le mode recirculation
18) Clapet de fermeture pour l'item 17
19) Drain pour l'évacuation de l'eau créée par la déshumidification de l'air
entrant ou le
dégivrage des serpentins
20) Humidificateur
21) Entrée d'air sur le mur extérieur
22) Sortie d'air sur le mur extérieur
23) Volet motorisé (en option avec no 25) pour fermer l'entrée d'air sur le
mur extérieur
et ouvrir la sortie d'air réchauffé du capteur solaire
24) Clapet de fermeture pour l'item 23
25) capteur solaire (en option) placé sur le mur extérieur du bâtiment
26) (Référence seulement) Mur extérieur
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Description de l'art antérieur
Il est maintenant reconnu que le besoin de ventilation dans les bâtiments
d'habitation
est requis et de nombreuses études ont établi des liens entre la présence de
contaminants de l'air intérieur et certains problèmes de santé.
La ventilation est considérée comme le véritable poumon d'une habitation et
protège
normalement la bâtisse des poussières et pollutions extérieures lorsque la
filtration de
l'air est adéquate.
II est également reconnu qu'une bonne ventilation permet l'augmentation de la
durée
de vie de la structure des bâtisses lorsque adéquatement ventilés..
L'air intérieur d'un bâtiment d'habitation peut théoriquement contenir divers
types de
contaminants auxquels les occupants sont susceptibles d'être exposés. La
réduction de
la contamination de l'air intérieur doit idéalement faire l'objet d'une
stratégie qui englobe
un certain nombre de mesures, le contrôle à la source étant sans aucun doute
l'option à
envisager en premier lieu. Cependant, cette approche ne peut suffire à elle
seule à
diminuer l'ensemble des contaminants présents, de sorte qu'il devient
nécessaire de se
tourner vers des mesures complémentaires, telle que le changement d'air
intérieur.
Avec l'augmentation des coûts de l'énergie, il devient de plus en plus onéreux
de faire
de la ventilation de bâtiments d'habitation surtout en période hivernale.
La récupération de chaleur est difficile pour les ventilateurs conventionnels
lorsque la
température descend sous le point de congélation de vapeur d'eau dans l'air et
que la
condensation créée se transforme alors en givre qui se dépose sur les conduits
de
l'échangeur de chaleur; le transfert thermique devenant alors faible à travers
les parois
obstruées de l'échangeur.
Pour pallier à ce problème, il faut, soit arrêter l'échange d'air entre
l'extérieur et
l'intérieur et continuer en mode recirculation ou installer un module
chauffant ou roue
thermique pour empêcher le givrage du noyau, ce qui augmente encore les coûts
d'utilisation et diminue l'efficacité énergétique.
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La ventilation de l'air dans un édifice domestique est normalement traitée
mécaniquement par un appareil qui fonctionne selon le principe décrit à la
figure 4. Ce
ventilateur nommé communément VRC2 comprend deux ventilateurs Fig. 4.3 et 4.4
qui
fonctionnent de façon inversée ainsi qu'un module de récupérateur de chaleur
(Fig.
4.1).
L'air vicié et l'air de l'extérieur frais passent par ce module, et la chaleur
de l'air évacué
à l'extérieur (Fig. 4.7) est utilisée pour préchauffer l'air frais de
l'extérieur (Fig. 4.5). Le
ventilateur (Fig. 4. 3) aspire l'air vicié de l'intérieur (Fig. 4. 7) et la
pousse vers l'extérieur
(Fig. 4. 6) à travers le noyau (Fig. 4.1) tandis que le ventilateur (Fig. 4.
4) aspire l'air
frais venant de l'extérieur (Fig. 4. 5) qui passe à travers le noyau (Fig. 4.
1) et est
expulsé à l'intérieur (Fig. 4. 8).
Lorsque la température extérieure descend sous 0 C, l'échangeur de chaleur
devient
inefficace parce que la condensation créée au point de rosée se transforme en
givre
qui se forme sur les conduits de l'échangeur de chaleur et le transfert
thermique
devient faible à travers les parois obstruées de l'échangeur. Pour pallier à
ce
problème, il faut, soit arrêter l'échange d'air entre l'extérieur et
l'intérieur et continuer
en mode recirculation ou installer un module chauffant ou roue thermique pour
empêcher le givrage du noyau.
Durant la période estivale où la température extérieure est supérieure à la
température
intérieure, le ventilateur conventionnel réchauffe l'air et augmente la
température
intérieure de la bâtisse, ce qui crée de l'inconfort.
En conséquence, lors de l'échange de chaleur dans le module d'échange d'air
dans
le noyau du VRC, l'air aspirée de l'extérieur refroidit l'air de l'intérieur
durant les
périodes froides et réchauffe celle-ci durant les périodes chaudes.
Il existe une variante d'un ventilateur conventionnel avec noyau comme
échangeur
combiné avec une thermopompe à l'extérieur du ventilateur (Figure 5). Cette
variante
a été brevetée entre autre sous le numéro 02225590. L'efficacité de ce
principe est
beaucoup moins performante aux niveaux énergétique et opérationnel pour les
mêmes raisons qu'un ventilateur à noyau conventionnel.
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L'air qui est traité par la thermopompe passe d'abord dans le noyau (Fig. 5
B),
rencontre les mêmes problèmes de dégivrage qu'un ventilateur à récupérateur de
chaleur (VRC) conventionnel et l'air doit être réchauffé pour régler le
problème (Roue
thermique Fig. 5 C).
Lors de températures sous le point de vapeur d'eau dans l'air, l'air qui passe
par le
noyau est réchauffé par une roue thermique afin d'éviter l'obstruction du
noyau causé
par le givre de la condensation de vapeur d'eau dans l'air, ce qui rend ce
système
moins efficace.
Il existe une autre variante (Figure 6) d'un système inscrit au bureau des
brevets des
États-Unis sous le numéro 6167714 intitulé `Portable Cooling and Heating Unit
Using
Reversible Refrigerant Unit' déposé le 4 février 2000 par Peter Baffes.
Ce système, tel qu'indiqué dans le titre, est un refroidisseur et une unité de
chauffage
de l'air ambiant et non un ventilateur servant à changer l'air vicié de
l'intérieur par de
l'air frais de l'extérieur avec récupérateur de chaleur et n'a pas pour
objectif de
ventiler et remplacer l'air vicié par de l'air neuf de l'extérieur tel que le
sujet dont cette
demande fait l'objet, mais possède une sortie d'air seulement (A2) pour
pousser l'air
chaud ou froid selon les saisons et faire descendre ou monter la température
de la
pièce.
Un des problèmes que peut causer cet appareil est qu'il crée un vide en
aspirant l'air
de l'appartement ainsi que l'air vicié et odeurs des autres appartements de la
bâtisse;
un ventilateur avec changement d'air neuf possède toujours une entrée d'air
venant de
l'extérieur tout en ayant la même quantité d'air venant de l'intérieur afin de
créer un
équilibre de volume d'air entrant et sortant.
Il n'y a pas d'entrée d'air venant de l'extérieur pour changer l'air vicié de
l'intérieur
comme doit le faire un ventilateur. Comme le dessin du brevet 6167714
l'indique dans
la Figure 6, en mode chauffage l'air de l'intérieur (Fig. 6.1) passe par le
condenseur
(Fig. 6.2) et revient à l'intérieur en (Fig. 6.A1).
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RÉSUMÉ DE L'INVENTION
L'inventeur a utilisé les lois de la thermodynamique pour concevoir un
ventilateur avec
module de pompe à chaleur qui permet une récupération de l'énergie de l'air
expulsé
vers l'extérieur de façon efficace en utilisant l'air chaud aux environs de 20
C
provenant de l'intérieur du bâtiment à ventiler durant les périodes froides de
l'année.
Dans un même temps, l'air froid provenant de l'extérieur passe à travers le
serpentin
chaud, capte de l'énergie et réchauffe cet air. Le ventilateur achemine
ensuite l'air
neuf vers l'intérieur.
Ce ventilateur est un système de ventilation et de climatisation qui permet de
renouveler l'air de façon très efficace en assurant un confort thermique en
période
froide comme en période chaude grâce au renversement de son cycle
thermodynamique.
Le module thermodynamique du ventilateur, dont notre demande fait l'objet,
permet
une récupération supérieure d'énergie de l'air vicié qui est expulsé à
l'extérieur, d'où
des économies de chauffage. De plus, en période estivale, il refroidit l'air
venant de
l'extérieur et la déshumidifie pour un meilleur confort des occupants de la
bâtisse.
Le ventilateur insuffle de l'air préalablement filtré qui passe directement à
travers les
serpentins du système thermodynamique de façon parallèle à partir de chaque
entrée
d'air permettant de récupérer en grande partie l'énergie de l'air expulsée de
l'intérieur
vers l'extérieur, de transmettre avec un haut degré d'efficacité cette énergie
vers
l'intérieur à partir de l'air introduit de l'extérieur et de contrôler
l'humidité de l'air ambiant
lorsque requis.
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C'est un objectif de la présente demande de fournir un système de ventilation
permettant d'évacuer de
l'air vicié de l'intérieur d'un bâtiment vers l'extérieur dudit bâtiment et de
renouveler ledit air vicié avec de
l'air de l'extérieur préalablement traité, ledit système comprenant un boîtier
ménageant une première et
une seconde chambre, la première chambre ayant une première entrée d'air
communiquant avec
l'intérieur du bâtiment et une première sortie d'air par laquelle l'air vicié
est rejeté à l'extérieur du bâtiment,
ladite seconde chambre ayant une deuxième entrée d'air communiquant avec
l'extérieur de la bâtisse et
une deuxième sortie d'air par laquelle l'air extérieur est dirigé vers
l'intérieur du bâtiment, un premier
ventilateur pour créer un premier flux d'air entre ladite première entrée
d'air et ladite première sortie d'air
de ladite première chambre, un second ventilateur pour créer un second flux
d'air entre ladite deuxième
entrée d'air et ladite deuxième sortie d'air de ladite seconde chambre, ledit
premier flux d'air et ledit
second flux d'air étant isolé l'un de l'autre par lesdites première et seconde
chambres, un premier
échangeur de chaleur disposé dans ladite première chambre entre ladite
première entrée d'air et ladite
première sortie d'air afin d'extraire de l'énergie dudit premier flux d'air
avant que ledit air vicié soit rejeté à
l'extérieur du bâtiment, un second échangeur de chaleur disposé dans ladite
seconde chambre entre
ladite deuxième entrée d'air et ladite deuxième sortie d'air afin de traiter
l'air extérieur avant qu'il ne soit
dirigé à l'intérieur du bâtiment, et un pont thermodynamique entre ledit
premier échangeur de chaleur et
ledit second échangeur de chaleur permettant un échange d'énergie calorifique
entre ledit premier
échangeur de chaleur et ledit second échangeur de chaleur.
C'est un objectif de la présente demande de fournir un système de ventilation
pour bâtiment, comprenant
un caisson ménageant un premier passage pour guider un premier flux d'air
entre une première entrée et
une première sortie d'air débouchant sur l'extérieur du bâtiment, et un second
passage isolé dudit premier
passage pour guider un second flux d'air entre une deuxième entrée d'air
donnant sur l'extérieur du
bâtiment et une deuxième sortie d'air débouchant sur l'intérieur du bâtiment
pour permettre un apport d'air
extérieur à l'intérieur du bâtiment, un premier ventilateur pour générer ledit
premier flux d'air à travers ledit
premier passage, un second ventilateur pour générer ledit second flux d'air à
travers ledit second
passage, un premier échangeur de chaleur à l'intérieur dudit premier passage,
un second échangeur de
chaleur à l'intérieur dudit second passage, ledit premier échangeur de chaleur
et ledit second échangeur
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de chaleur étant reliés par un circuit thermodynamique afin de permettre un
transfert d'énergie entre ledit
premier et ledit second échangeur de chaleur.
DESSINS
Figure 1
Schéma du système en mode chauffage de l'air provenant de l'extérieur
Figure 2
Schéma du système en mode refroidissement de l'air provenant de l'extérieur
Figure 3
Schéma du système en mode recirculation et filtrage de l'air provenant de
l'intérieur
Figure 4
Schéma d'une variante de ventilateur avec récupérateur de chaleur au moyen
d'un noyau
Figure 5
Schéma d'une variante de ventilateur avec récupérateur de chaleur composé d'un
noyau et d'une roue
thermique pour le dégivrage ainsi qu'une option avec un lien extérieur à une
thermopompe. Cette
variante a été brevetée sous le numéro 02225590.
Figure 6
Schéma d'une variante d'un système inscrit au Bureau des brevets des États-
Unis sous le numéro
6,167,714 intitulé Portable Cooling and Heating Unit Using Reversible
Refrigerant Unit qui n'est pas
un ventilateur
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Figures 1, 2, 3
Le schéma de l'appareil comprend un caisson avec isolation intérieure thermo-
acoustique (1), ce caisson contenant un système thermodynamique dont un moteur
électrique avec compresseur (8A) servant de pompe aspirante foulante, un
serpentin de
l'évaporateur (8B), un serpentin du condenseur (8C), un détenteur (8D), une
valve
d'inversion (8E), un organe de sécurité pour détecter des problèmes de
pressions du
système (8F) et une sonde antigivre (8G). Un drain (19) pour l'évacuation de
l'eau
créée par la déshumidification de l'air entrant ou le dégivrage des serpentins
Ce caisson contient également les composantes suivantes :
= une entrée d'air (2) venant de l'intérieur de la bâtisse
= un ventilateur (6) servant à insuffler l'air venant de l'intérieur par
l'entrée (2) et
l'expulser à la sortie (5)
= un filtre (9) pour éliminer les poussières , les poils et particules
animales, le
pollen ou autres afin d'assurer la propreté du système traitant l'air venant
de
l'intérieur de la bâtisse
= un pressostats (10) monté avec 2 tube d'air avant et après le filtre afin de
vérifier
la différence de pression et l'état de propreté du filtre (9)
= un hygromètre (15) afin de vérifier le niveau d'humidité de l'air à
l'intérieur de la
bâtisse
= une sortie (4) par laquelle de l'air vicié de l'intérieur après avoir été
traité est
expulsé vers l'extérieur
= une entrée d'air venant de l'extérieur (3) du caisson qui passe par le boîte
de
filtration et purification de l'air (11)
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= une entrée d'air (16) venant de l'intérieur lorsque le système est en mode
recirculation
= une boite de filtration et purification de l'air (11) afin d'éliminer
contaminants,
allergènes, germes, bactéries, virus, odeurs et fumées
= un pressostats (12) monté avec 2 tube d'air avant et après la boite de
filtration et
de purification afin de vérifier la différence de pression et en vérifier
l'état de
propreté.
= un volet motorisé (17) servant à fermer l'entrée d'air venant de l'extérieur
(3) de
la bâtisse et ouvrir l'entrée (16) venant de l'intérieur
= un clapet de fermeture (18) attaché au volet motorisé (17)
= un ventilateur (7) servant à insuffler l'air venant de l'extérieur par
l'entrée (3) ou
de l'intérieur 16 lorsqu'en mode recirculation et l'expulser à la sortie (5)
= une sortie d'air traité (5) et expulsé vers l'intérieur de la bâtisse
= une boite de raccordement (14) pour le contrôle des composantes de
l'appareil
= un drain pour l'évacuation de l'eau créée par la déshumidification de l'air
entrant
ou le dégivrage des serpentins puisque l'appareil produit de I' eau de
condensation en mode refroidissement ou chauffage de l'air.
= Le fonctionnement de l'appareil est contrôlé par un moniteur (13) pour le
mode
de climatisation, de ventilation, le contrôle des autres composantes internes
ou
externes et reliées au système.
En mode chauffage, un capteur solaire (25) peut être ajouté à l'extérieur de
la bâtisse
afin de préchauffer l'air frais avant son traitement dans l'appareil. Les
autres
composantes sont alors ajoutées :
= un volet motorisé (23) pour fermer l'entrée d'air (21) sur le mur extérieur
avec un
clapet de fermeture 24 permettant l'ouverture de la sortie d'air du capteur
solaire.
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Sur le mur extérieur de la bâtisse(26), il y a une entrée d'air frais (21) et
une sortie d'air
vicié (22) venant de l'intérieur après avoir récupéré l'énergie par le
système.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Domaine de l'invention
Le ventilateur thermodynamique à double flux inversé est un système de
ventilation qui
permet de renouveler l'air de façon très efficace en assurant un confort
thermique en
période froide comme en période chaude grâce à la réversibilité de son cycle
thermodynamique. Pour illustrer le traitement de l'air dans la Figure 1, les
flux d'air en
extraction de l'intérieur (2) par un ventilateur (6) et insufflation de
l'extérieur (3) par un
ventilateur (7) sont traités de façon parallèle. L'air venant de l'intérieur
par l'entrée (2)
passe à travers un filtre (9), circule au travers des serpentins de
l'évaporateur (8B) pour
être refroidi et expulsé à l'extérieur par la sortie (4).
De façon parallèle, l'air venant de l'extérieur par l'entrée (3), traverse une
boîte de
filtration et purification de l'air (11) circule au travers des serpentins du
condenseur (8C)
pour être réchauffé et expulsé à l'intérieur par la sortie (5) pour être
humidifié par
l'humidificateur (20) lorsque requis. Le circuit thermodynamique composé de
deux
serpentins (8B et 8C) reliés à un compresseur (8A) assurent l'échange
thermique par
détente directe.
Le ventilateur dont cette demande fait l'objet possède un récupérateur de
chaleur
thermodynamique où l'air est directement insufflé de l'intérieur et de
l'extérieur et
l'énergie captée dans l'air provenant de l'intérieur et extérieur est
transférée par le
fluide frigorigène aux modules thermodynamiques (Condenseur et Évaporateur) à
l'entrée d'air venant de l'extérieur et intérieur de la bâtisse.
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11
Grâce à une vanne d'inversion (Reversing valve) du module de pompe à chaleur,
l'appareil réchauffe l'air durant les périodes froides et refroidit l'air
durant les périodes
chaudes en plus de jouer le rôle de purificateur d'air et de déshumidificateur
d'air.
L'appareil produit plus d'énergie qu'il n'en consomme, d'où économie d'énergie
et
permet un meilleur confort durant les périodes estivales en déshumidifiant et
rafraîchissant l'air ambiant.
Contrairement à une thermopompe air-air qui récupère son énergie à partir de
l'air
extérieur et qui devient inefficace aux alentours de -12 C, ce ventilateur
avec module
de pompe à chaleur prend son énergie de l'air venant de l'intérieur, c.-à.-d.
aux
alentour de 20 C. C'est comme si une thermopompe air-air était en mode
chauffage
durant la période d'été, donc très efficace.
Le moniteur de contrôle (13) assure le genre de traitement de l'air en mode
chauffage,
refroidissement ou en mode recirculation et filtrage de l'air. Il contrôle
également la
modulation de la vitesse des ventilateurs, l'entrée d'air de l'extérieur en
mode chauffage
en actionnant un volet motorisé à l'extérieur afin d'aspirer l'air réchauffé
dans le module
de capteur solaire, l'arrêt du module de pompe à chaleur et ventilateurs lors
du
dégivrage de l'évaporateur ainsi que le taux humidité. Il sert également de
moniteur
d'information lors de problèmes de fonctionnement des composantes ainsi que
l'état de
saleté dans les modules de filtration et purification.
Mode ventilation et chauffage de l'air venant de l'extérieur (Fig. 1)
L'aspiration de l'air extérieur et l'évacuation de l'air intérieur se font
simultanément.
Les deux circuits d'air sont toujours maintenus à part au sein du système. Les
flux
d'air en extraction de l'intérieur (2) et insufflation de l'extérieur (3) sont
traités de façon
parallèle.
Dans ce mode, le volet motorisé (17) ferme l'ouverture d'une seconde entrée
d'air
venant de l'intérieur (16) au moyen du clapet (18) et permet l'ouverture de
l'entrée
d'air venant de l'extérieur (3).
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12
Pour rendre le système encore plus efficace en périodes froides, on ajoute en
option
au système un capteur solaire installé sur un mur extérieur et à travers
duquel l'air
frais est réchauffé par le capteur, aspiré, purifié et réchauffé de façon plus
efficace
étant donné que pré-réchauffé par le capteur solaire, ce qui permet des
économies
d'énergie encore plus grandes.
L'air frais de l'extérieur est alors insufflé du capteur solaire (25) qui
réchauffe
préalablement l'air froid avant de passer dans le conduit d'entrée (3).
Lorsque cette
option est installée, le volet motorisé (23) par son clapet (24) ferme
l'ouverture de
l'entrée extérieure (21).
Sans l'option du capteur solaire, l'air frais entre dans le système
directement par le
conduit (21) du mur extérieur(26).
L'air frais venant de l'extérieur (3) est aspiré à travers une boîte de
filtration et
purification de l'air (11), réchauffé par le serpentin chaud du condenseur
(8C) et l'air
filtré est expulsé par le ventilateur (7) vers l'intérieur. Le module de pompe
à chaleur
fonctionne à partir d'un compresseur (8A) et d'un détenteur de pression (8D).
L'appareil permet également de contrôler le taux d'humidité de l'air en
période froides
puisque l'air sec venant de l'extérieur est réchauffé avant de passer par
l'humidificateur
(20) pour en augmenter le taux d'humidité lorsqu'identifié par hygromètre (15
) comme
étant trop bas, ce qui permet un meilleur confort.
Un conduit distinct (2) aspire l'air vicié par un ventilateur (6), où il est
préalablement
filtré (9) et soufflé dans le module thermodynamique (8B) où l'air vicié
libère alors sa
chaleur, qui est transférée par la pompe à chaleur à l'air frais aspiré dans
la maison.
En saison froide, les ventilateurs (6) et (7) fonctionnent à vitesse réduite
afin
d'augmenter l'efficacité énergétique du module pompe à chaleur.
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13
Lorsqu'il y a formation de givre sur l'évaporateur (8B), la sonde thermique
(8G) donne
un signal au module de contrôle (13) qui arrête le fonctionnement du système
de
pompe à chaleur le temps requis pour que le transfert d'énergie se fasse entre
le
condenseur (chaud) et l'évaporateur (froid) et repart le système de pompe à
chaleur
lorsque la température de l'évaporateur est rétabli de façon à ce qu'il n'y
ait plus de
givre. L'eau produite par le dégel du givre est expulsé par le drain (19).
Mode ventilation et refroidissement de l'air venant de l'extérieur (Fig.2)
En saison chaude, le système est inversé au moyen du moniteur de contrôle qui
active la valve de renversement (8E) alors que le serpentin à l'entrée d'air
extérieur
(8B) devient évaporateur (froid) du système thermodynamique et refroidit l'air
chaud
venant de l'extérieur (3) et capte l'énergie de cet air chaud. Le serpentin
(8C) qui
capte au passage l'énergie provenant de l'air de l'intérieur (2) devient
condenseur, soit
chaud, et assure un échange de chaleur au système tout le traitement de l'air
se fait
de façon contraire à la période froide. Dans ce dernier mode, le volet
motorisé (17)
ferme l'ouverture d'une seconde entrée d'air venant de l'intérieur (16) au
moyen d'un
clapet 18 et permet l'ouverture de l'entrée d'air venant de l'extérieur (3).
Mode recirculation et filtrage de l'air ambiant (Fig. 3)
Le mode recirculation sert à filtrer l'air intérieur sans utilisation du
module
thermodynamique. Ce mode est activé par le moniteur de contrôle (15) et alors
le
système thermodynamique est arrêté ainsi que le ventilateur (6). Le volet
motorisé
(17) ferme alors l'entrée d'air extérieur (3) au moyen d'un clapet (18) et
ouvre l'entrée
d'air de l'intérieur (16).
L'air est aspiré par le ventilateur (7) passe par la boîte de filtration et de
purification de
l'air avant d'être soufflé à l'intérieur à la sortie (5). Le ventilateur (6)
ainsi que le
module de pompe à chaleur ne fonctionnent pas en mode recirculation
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Résumé de l'invention
SOMMAIRE DE L'INVENTION
L'invention dont ce ventilateur fait l'objet est basée sur les lois de la
thermodynamique.
C'est pourquoi plus l'écart entre la température extérieure et intérieure est
élevée, plus
le système est efficace au niveau énergétique à cause du transfert d'énergie.
Un premier objet de l'invention est donc de suggérer un ventilateur capable de
récupérer avec une grande partie de l'énergie captée de l'intérieur vers
l'extérieur.
Un autre objet de l'invention est donc de suggérer un ventilateur avec pompe à
chaleur et récupérateur de chaleur capable de produire plus d'énergie qu'il en
perd
lors de l'évacuation de l'air vicié même à des températures sous le point de
congélation et ce à un coût moindre qu'un chauffage conventionnel (i, e.
mazout,
électricité, gaz).
Un autre objet de ce ventilateur est qu'il récupère l'énergie de l'air chaud
venant de
l'intérieur à travers les serpentins de l'évaporateur ainsi qu'un transfert
d'énergie vers
le condenseur.
Un autre objet est que ce ventilateur est conçu de façon à contrôler, au moyen
d'un
capteur de température ("Sensor"), le dégivrage de l'évaporateur en mode
chauffage
de l'air lors de périodes sous le point de congélation à l'extérieur en
arrêtant le
module de pompe à chaleur et la ventilation le temps requis pour le dégivrage,
le
transfert de chaleur se faisant du condenseur chaud à l'évaporateur givré.
Un autre objet est que le débit d'échange de l'air intérieur/extérieur est
contrôlé dans
les entrées et sortie extérieures de l'air par la modulation de la vitesse des
ventilateurs
afin de permettre un débit idéal pour l'échange d'air en périodes froides ou
estivales.
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Un autre objet est que ce ventilateur est que les collets d'entrée d'air pour
la
recirculation et celle venant de l'extérieur possèdent chacun un volet
d'admission
motorisé synchronisé entre chacun afin de contrôler la provenance de l'air
selon le
mode de traitement de l'air et assurer l'équilibre de la pression
intérieure/extérieure de
l'air ambiant.
Un autre objet de ce ventilateur est qu'il possède une boite de filtration et
purification
d'air à l'entrée extérieure afin éliminer les poussières, fumée, odeurs et
autres
contaminants et d'assurer l'hygiène de l'air entrant ainsi qu'un filtre à la
sortie d'air
vicié vers l'extérieur pour la protection des composantes de l'appareil.
Un autre objet de ce ventilateur à double flux thermodynamique est que l'unité
de
chauffage/refroidissement peut être renversé afin d'assurer le chauffage de
l'air
entrant durant l'hiver et le refroidissement de l'air durant l'été.
Un autre objet est que ce ventilateur est qu'il possède une deuxième entrée
d'air
venant de l'intérieur pour le mode recirculation et filtrage de l'air
seulement.
Un autre objet de ce ventilateur est que son coefficient de performance (EER)
pour le
refroidissement de l'air permet le refroidissement et la déshumidification de
l'air durant
les périodes estivales pour assurer un meilleur confort.
Un autre objet de ce ventilateur est qu'il permet récupérer dans l'air ambiant
de la
bâtisse une partie de la chaleur produite par d'autre sources, comme la
cuisinière, le
réfrigérateur, autres système de chauffage et sources de chaleur, et de se
servir de
cette énergie pour augmenter son coefficient de performance (COP).
Un autre objet de ce ventilateur est qu'il permet des économies d'énergie
étant donné
son coefficient de performance, son taux élevé de récupération de chaleur en
période
froide, donc des coûts de chauffage ainsi qu'un meilleur confort à toutes les
températures extérieures.
Avec un coefficient d'efficacité énergétique amélioré dû à ce modèle de
conception, il
y a économie d'énergie tant au niveau de la récupération que de la production
d'énergie avec le système à pompe à chaleur.
