FR2518228A1 - Procede et dispositif de climatisation utilisant des milieux de fixation d'eau travaillant par sorption - Google Patents
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Abstract
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CLIMATISATION UTILISANT DES MILIEUX DE FIXATION D'EAU TRAVAILLANT PAR SORPTION. ON DEBARRASSE D'ABORD L'AIR AMBIANT DE SON HUMIDITE DANS UN MILIEU DE FIXATION D'EAU SEC CONTENU DANS UN PREMIER RECIPIENT 1; ON ABAISSE ENSUITE LA TEMPERATURE DE L'AIR SECHE DANS UN MATERIAU ACCUMULATEUR DE CHALEUR CONTENU EN VRAC DANS UN DEUXIEME RECIPIENT 2; ON ABAISSE ENFIN DE FACON SUPPLEMENTAIRE LA TEMPERATURE DE L'AIR SECHE ET REFROIDI, AU CONTACT D'EAU OU D'UN MILIEU DE FIXATION CHARGE D'EAU, CONTENU DANS UN TROISIEME RECIPIENT. APPLICATION A LA CLIMATISATION DE LOCAUX.
Description
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Procédé et dispositif de climatisation utilisant des milieux de fixation d'eau travaillant par sorption La présente invention concerne un procédé de climatisation utilisant des milieux de fixation d'eau travaillant par sorption, c'est-à-dire un procédé pour abaisser la température, par exemple, de bâtiments ou de locaux au cours de la saison chaude de l'année, ainsi qu'un
dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé.
On sait que pour l'évaporation de l'eau ou pour la désorption de l'eau à partir d'un milieu de fixation chargé d'eau, tel qu'un agent desséchant, par exemple la zéolite ou le gel de silice, il faut faire l'apport d'une quantité importante de chaleur Dans le cas o on effectue une telle désorption adiabatiquement, sans apport de chaleur à l'eau ou au milieu de fixation d'eau à partir de l'extérieur, la quantité de chaleur nécessaire pour la désorption ou l'évaporation doit être prélevée à partir d'autres sources, par exemple de l'air sec que l'on fait passer en cas de conduite adiabatique du procédé, à travers ladite eau ou ledit milieu de fixation, si bien que ledit air sec absorbe ainsi de la vapeur d'eau, c'est-à-dire qu'il se trouve chargé de celle-ci. Le but de l'invention est de permettre de disposer d'un procédé et d'un dispositif, avec lesquels on exploite pour une climatisation cette absorption de vapeur d'eau par de l'air sec, à partir d'eau ou d'un milieu de fixation chargé d'eau, de même que l'on obtient par une conduite opératoire
particulière, un effet de climatisation nettement amélioré.
Les sorptions d'eau sur milieux de fixation d'eau peuvent être représentées par l'équation générale suivante AB + chaleur A + B dans laquelle A correspond au milieu de fixation d'eau à l'état sec et B correspond à l'eau à l'état de vapeur dans l'air,
tandis que AB désigne un milieu de fixation chargé d'eau.
L'invention exploite en particulier le phénomène selon lequel une désorption d'eau à partir de milieux de fixation d'eau est également possible à des températures relativement faibles ou basses, sous un abaissement de température L'expression "températures relativement faibles ou basses" est destinée à désigner des températures qui règnent dans des conditions normales, par exemple des températures inférieures à 40 'C et, de préférence, inférieures à 30 C, c'est-à-dire des températures qui n'avaient jamais 1 o auparavant été utilisées pour une désorption de l'eau à partir de milieux de fixation d'eau, tels que la zéolite ou le gel
de silice, chargés d'eau.
L'objectif précité, ainsi que d'autres qui apparaîtront mieux dans ce qui suit sont essentiellement atteints selon l'invention par un procédé de climatisation utilisant des milieux de fixation d'eau travaillant par sorption d'eau, caractérisé par le fait que: a) dans un premier stade, on débarrasse tout i d'abord entièrement ou largement de l'air ambiant humide de l'humidité qu'il contient, dans un-milieu de fixation d'eau sec; b) dans un deuxième stade dudit procédé, on abaisse la température dudit air ainsi séché, dans une charge de matériau accumulateur de chaleur, en vrac ou granulaire; et c) dans un troisième stade dudit procédé, on abaisse de façon supplémentaire la température dudit air ainsi séché et refroidi, en le faisant passer, selon c 1), à
travers de l'eau ou, selon c 2) à travers un milieu de fixation-
chargé d'eau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on met en oeuvre ledit procédé dans le stade b) en utilisant deux charges en vrac d'accumulateur de chaleur fonctionnant en alternance. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on fait passer l'air ambiant humide tout d'abord dans un premier stade a 1 à travers un milieu de fixation d'eau sec et dans un premier stade b 1 à travers une première charge
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d'accumulateur de chaleur, et consécutivement dans un deuxième stade a 2 à travers un deuxième milieu de fixation d'eau sec et dans un deuxième stade b 2, à travers une deuxième charge d'accumulateur de chaleur, avant la misé en oeuvre du
troisième stade.
Selon une autre caractéristique de l'invention encore, on utilise la chaleur accumulée au cours du stade b dans la charge d'accumulateur de chaleur, pour la
régénération du milieu de fixation chargé d'eau.
Conformément à une autre caractéristique-de l'invention, on effectue simultanément la climatisation et la régénération du milieu de fixation d'eau en utilisant au moins deux charges d'accumulateur de chaleur et au moins deux
milieux de fixation d'eau.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, on utilise comme charge en vrac d'accumulateur de chaleur,
un matériau constitué par l'olivine ou le basalte.
Conformément à une autre caractéristique de l'invention encore, on utilise comme milieu de fixation d'eau,
une zéolite ou du gel de silice.
L'invention vise également un dispositif de chauffage, dispositif de soufflage et dispositif de
régulation, ainsi éventuellement qu'un dispositif échangeur-
de chaleur, caractérisé par le fait qu'il comprend, montés en succession a) au moins un premier récipient pour le milieu de fixation d'eau sec; b) au moins un récipient pour la charge en vrac d'accumulateur de chaleur; et c) au moins un récipient pour l'eau ou pour un
milieu de fixation chargé d'eau.
Conformément à une variante avantageuse de l'invention, ledit dispositif comprend deux récipients pour
de la charge en vrac d'accumulateur de chaleur.
Selon une autre variante avantageuse de l'invention encore, le dispositif comprend deux récipients pour du milieu de fixation d'eau sec, deux récipients pour
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de la charge en vrac d'accumulateur de chaleur et deux récipients pour de l'eau ou pour du milieu de fixation chargé d'eau, l'un des deux récipients chaque fois précités appartenant à un même groupe respectif de récipients montés en succession de façon à former deux groupes de récipients
montés parallèlement l'un à l'autre.
Conformément à une autre variante avantageuse de l'invention, le dispositif comprend deux récipients pour du milieu de fixation d'eau sec et deux récipients pour de la charge en vrac d'accumulateur de chaleur, qui sont montés en
succession de façon alternée.
Pour la réalisation du procédé de l'invention, il est tout d'abord nécessaire de préparer un air sec, de façon que ledit air sec absorbe de la vapeur d'eau soit à partir d'eau soit à partir d'un milieu de fixation chargé d'eau, sous un abaissement de température nettement plus fort que dans le cas o l'on ferait passer à travers ledit milieu, de l'air ambiant non complètement saturé de vapeur d'eau Le premier stade du procédé de l'invention est effectué de façon que l'air ambiant, qui présente une teneur en humidité -quelconque, est séché complètement à l'aide d'un milieu de fixation d'eau sec L'air ambiant possède rarement une teneur en humidité r < 30 %, généralement la teneur en humidité de l'air ambiant se situe dans nos latitudes pendant la période chaude de l'année, à des valeurs d'humidité relative de 50 à % L'expression "air ambiant humide" utilisée selon l'invention, désigne par suite un air ambiant dont on dispose pendant la saison chaude de l'année, ce qui peut également représenter dans ce cas un air relativement sec avec des valeurs d'humidité s'abaissant jusqu'à r > 30 % au cours des journées chaudes de l'été Au cours du séchage dudit air ambiant humide dans un milieu de fixation d'eau sec, de la chaleur se trouve dégagée, si bien que l'air sec quitte le milieu-de fixation d'eau à une température sensiblement plus élevée que lorsqu'il pénètre dans ledit milieu Dans le deuxième stade du procédé de l'invention, la température plus élevée dudit air sec,
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quittant ledit milieu de fixation d'eau séché, est abaissée dans une charge dite accumulatrice de chaleur ou encore piège thermique, c'est-àdire diminuée jusqu'à des valeurs qui se situent en général non au-dessus de celle à laquelle l'air ambiant humide a été introduit dans le milieu de fixation d'eau sec Comme on le décrit encore davantage avec plus de détail dans ce qui suit, il est particulièrement avantageux d'utiliser une charge accumulatrice de chaleur qui se trouve à une température plus basse que la température de l'air ambiant humide pénétrant dans le milieu de fixation d'eau Ceci peut être obtenu avantageusement par le fait que la charge accumulatrice de chaleur est suffisamment balayée pendant la nuit, au cours de laquelle les températures se trouvent nettement plus basses que pendant le jour, avec un tel "air nocturne", si bien que ladite charge accumulatrice de chaleur se trouve à une température plus basse que pendant le jour, lorsqu'on doit effectuer une climatisation, et que l'air ambiant humide accumulé pendant le jour se trouve à une température plus élevée que "l'air nocturne" utilisé pour le refroidissement
de la charge accumulatrice de chaleur ou piège thermique.
L'air séché dans le milieu de fixation d'eau sec cède par suite sa température dans le piège thermique, au matériau en vrac accumulateur de chaleur dudit piège et quitte ce dernier avec une température abaissée, qui se situe en général non au-dessus de la température de l'air ambiant humide introduit, et même avantageusement à une
valeur plus basse que celle de cette dernière température.
La charge accumulatrice de chaleur ou piège thermique possède pour propriété de ne pas modifier la teneur en humidité de l'air et de ne présenter en elle-même qu'une faible conductibilité thermique Avantageusement, des matériaux pour une telle charge accumulatrice de chaleur sont des matériaux constitués par l'olivine ou le basalte à capacité thermique relativement élevée, mais conductibilité
thermique toutefois faible.
L'air sec, quittant la charge accumulatrice de chaleur, qui se trouve à une température relativement basse, c'est-à-dire en général une température au maximum égale à celle de l'air ambiant humide introduit, est ensuite soumis, dans un premier mode de réalisation de l'invention, à un passage à travers de l'eau, qui se trouve à la température ambiante ou à la température de l'eau des canalisations de distribution, ou encore est amené en contact de préférence à contre-courant avec ladite eau, dans un dispositif approprié, = 10 par exemple une tour de ruissellement ou une colonne remplie d'anneaux de Raschig, de façon que ledit air préalablement séché se sature de nouveau en vapeur d'eau, et qu'il se produise en conséquence de la conduite aussi adiabatique que
-possible du procédé, un abaissement de température de l'air.
Dans le deuxième mode de réalisation du procédé de l'invention, on envoie, dans le troisième stade dudit procédé, l'air quittant la charge accumulatrice de chaleur à travers un milieu de fixation chargé d'eau à partir duquel ledit air absorbe de l'eau, c'est-à-dire exerce un processus de désorption, bien qu'il se trouve à une température relativement basse Par ce processus de désorption, de la chaleur supplémentaire se trouve toutefois retirée de l'air quittant la charge accumulatrice de chaleur, si bien que la
température dudit air se trouve encore davantage abaissée.
Une condition pour la mise en oeuvre du procédé est naturellement d'exploiter le fonctionnement des récipients individuels, dans lesquels sont respectivement disposés le milieu de fixation d'eau, l'eau ainsi que le matériau de la charge accumulatrice de chaleur, de façon aussi adiabatique que possible, c'est-à-dire de faire en sorte que lesdits récipients présentent une isolation suffisante de façon que l'effet de climatisation obtenu par le procédé de l'invention, c'est-à-dire un effet d'abaissement de température, ne soit
pas annulé par des dissipations de chaleur parasitaires.
L'air à température abaissée, qui quitte l'eau ou du milieu de fixation d'eau à la suite du troisième stade du procédé de l'invention, peut être utilisé tel quel pour la climatisation de locaux, c'est-à-dire soufflé dans lesdits
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locaux, mais par ailleurs il est également possible d'exploiter la basse température dudit air dans unéchangeur de
chaleur, c'est-à-dire de la transférer dans d'autres milieux.
Le procédé de l'invention est effectué de façon courante dans des récipients, qui sont agencés en forme de colonnes On obtient de cette façon que dans les récipients individuels et dans les matériaux qui les garnissent, tels que des milieux de fixation d'eau ou une charge en vrac d'accumulateur de chaleur, il se forme respectivement un front, représentant dans le cas du milieu de fixation d'eau sec, utilisé dans le premier stade, une fonction de saut dans la direction respective d'écoulement du milieu humide et du milieu sec, dans le cas de la charge d'accumulateur de chaleur utilisée dans le deuxième stade du procédé, une fonction de saut de température entre température élevée et température basse, et dans le cas du milieu de fixation d'eau utilisé dans le troisième stade du procédé, une
fonction de saut entre le milieu sec et le milieu chargé d'eau.
Dans le procédé de l'invention, il est bien entendu que les quantités individuelles, les milieux de fixation d'eau d'une part et de la charge accumulatrice de chaleur d'autre part, sont déterminés les uns par rapport aux autres de façon que la "capacité de refroidissement" présente dans la charge accumulatrice de chaleur soit seulement consommée une fois que le premier milieu de fixation d'eau sec se trouve saturé d'eau, par suite du passage à travers ce dernier de l'air ambiant humide dans le cas le plus défavorable, c'est-à-dire avec des valeurs élevées de l'humidité relative, ou une fois que le milieu de fixation chargé d'eau, dans le cas o on l'utilise dans le troisième stade du procédé, se trouve complètement libéré de son eau et ne peut plus exercer par suite un abaissement de température supplémentaire Avec un agencement approprié, par exemple sous forme de colonnes, les fronts individuels qui correspondent aux fonctions de saut, parcourent par migration, avec-une largeur relativement faible, les colonnes individuelles En général, le rappport entre la longueur et la largeur ou le diamètre des colonnes s'élève
de 1,5:1 à 8:1, de préférence de 2:1 à 4:1.
Le dispositif utilisé dans le procédé de l'invention est conçu de façon à pouvoir couvrir convenable- ment les besoins maximaux pendant un jour particulièrement chaud sur le lieu d'application prévu Pendant la nuit, la charge accumulatrice de chaleur peut ensuite être de nouveau refroidie en la faisant traverser par de l'air dit "nocturne", de façon que ladite charge accumulatrice de chaleur se trouve le jour suivant, lorsque la climatisation doit de nouveau être effectuée, à un faible niveau de température, de manière avantageuse à une température plus basse que celle de l'air ambiant humide, qui a été introduit pendant le jour
dans un tel dispositif de climatisation.
Pour obtenir un séchage du milieu de fixation chargé d'eau, du premier stade du procédé de l'invention, il est nécessaire d'amener l'air introduit dans ce processus de régénération, à une température plus élevée, par un chauffage, par exemple un chauffage électrique ou par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, de façon que le processus de séchage, c'est-à-dire la régénération du milieu de fixation chargé d'eau, soit réalisé En utilisant du gel de silice comme milieu de fixation d'eau, des températures inférieures à 100 C se sont avérées suffisantes, par exemple-de 800 C dans le cas d'un air de sortie à 300 C et à une humidité relative de 100 %, et de 700 C dans-le cas d'un air de sortie
également à 30 'C mais à humidité relative de 50 %.
Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, on exploite la chaleur accumulée pendant le processus de climatisation, c'est-à-dire généralement pendant la journée, dans la charge accumulatrice de chaleur, pour régénérer le milieu de fixation chargé d'eau A cet effet, il est seulement nécessaire d'introduire de l'air dans la charge accumulatrice de chaleur dans une direction d'écoulement inversée comme dans le processus de climatisation, pour que ledit air absorbe la chaleur accumulée dans ladite charge accumulatrice de chaleur, et après avoir soumis ledit air ainsi réchauffé à un chauffage supplémentaire à la température nécessaire pour la régénération, comme décrit d'une manière générale ci-dessus en ce qui concerne le processus de régénération, pour l'amener à une température suffisante, de l'introduire, dans une direction d'écoulement inversée comme dans le processus de climatisation, dans le milieu de fixation d'eau utilisé dans le premier stade du procédé et chargé d'eau pendant le fonctionnement de climatisation précédent, de façon que ledit milieu sèche ledit air. Dans le processus de régénération, on peut bien entendu également utiliser des températures situées au-dessus de 100 'C, par exemple dans le cas de zéolites difficiles à sécher ou pour obtenir un séchage particulièrement rapide du
milieu de fixation d'eau.
Dans le cas de l'utilisation d'un milieu de fixation d'eau dans le troisième stade du procédé, il est également possible de modifier pendant la nuit la direction d'écoulement de l'air, c'est-à-dire que l'on introduit l'air
refroidi pendant la nuit et présentant une humidité -
relativement élevée, dans le milieu de fixation d'eau utilisé dans le troisième stade du procédé de l'invention, qui a été largement libéré d'eau, c'est-à-dire séché, pendant le fonctionnement de la climatisation, de façon que ledit air cède audit milieu son humidité et charge de nouveau ledit milieu de fixation en eau, que ledit air quitte alors ledit milieu de fixation d'eau déjà à une température sensiblement plus élevée et soit ensuite envoyé dans la charge accumulatrice de chaleur qui a été utilisée lors du
fonctionnement de la climatisation dans le stade b du procédé.
L'air quitte ensuite avec une température sensiblement plus élevée ladite charge accumulatrice de chaleur, se trouve réchauffé de façon supplémentaire avec une chaleur provenant d'autres sources jusqu'à la température de régénération nécessaire pour être consécutivement envoyé à travers le milieu de fixation d'eau utilisé lors du fonctionnement de la climatisation dans le premier stade a du procédé de l'ivention qui a été chargé d'eau pendant ledit fonctionnement de la climatisation, afin de sécher largement ou complètement
ledit milieu de fixation.
Au matin suivant, le cycle peut alors commencer de nouveau. Dans un mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, on utilise deux charges d'accumulateur de chaleur fonctionnant en alternance Dès que la première charge accumulatrice de chaleur ou piège thermique se trouve presque complètement à une température élevée et que la température de l'air quittant ladite charge d'accumulateur de chaleur s'accroit, on procède à une commutation sur la deuxième charge accumulatrice de chaleur se trouvant encore à une température plus basse, de façon que le processus de climatisation puisse se poursuivre, en ramenant simultanément la première charge accumulatrice de chaleur à une température plus basse en la
faisant traverser par de l'air ambiant.
De cette manière il est possible de diminuer les volumes de matériau de la charge accumulatrice de chaleur, car il n'est plus nécessaire d'exposer le dispositif de l'invention à une consommation journalière entière en ce qui concerne la quantité de matériau de charge - accumulatrice thermique pour réaliser une climatisation, mais seulement par exemple d'utiliser les volumes de la charge accumulatrice de chaleur de façon qu'environ chaque heure il se produise une commutation suivant laquelle une charge accumulatrice de chaleur est mise en fonctionnement dans le processus de climatisation pendant que l'autre charge accumulatrice de chaleur se trouve simultanément refroidie par traversée d'air ambiant. Dans un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, on utilise deux charges accumulatrices de chaleur et quatre milieux de fixation d'eau Dans ladite forme de réalisation, il est possible de faire fonctionner la climatisation en continu et il s'agit dans ce cas d'utiliser deux dispositifs de l'invention parallèles l'un à l'autre mais fonctionnant à contre-courant, l'un de ces dispositifs servant à la climatisation, pendant que l'autre dispositif est exposé
à une régénération.
Dans ce cas, on peut bien entendu remplacer deux des milieux de fixation d'eau par des récipients contenant de l'eau ou des tours de ruissellement d'eauau cas o l'on effectue l'humidification dans le troisième stade c du procédé avec de l'eau. Comme déjà mentionné ci-dessus, comme matériau de la charge accumulatrice de chaleur, on utilise de préférence un matériau constitué par de l'olivine ou du basalte Un tel matériau possède une faible conductibilité thermique et se présente sous forme granulaire, les dimensions de grain se
situant couramment entre 1 mm et 10 mm.
Comme milieu de fixation d'eau, on utilise avantageusement une zéolite ou un gel de silice, de préférence
un gel de silice à pores étroits Comme zéolite, on peut.
utiliser aussi bien une zéolite synthétique qu'une zéolite naturelle, qui possèdent un pouvoir d'absorption de l'eau suffisamment élevé Des zéolites synthétiques sont également trouvées sur lé marché sous l'appellation de "tamis moléculaire". Dans des conditions climatiques déterminées, on procède suivant un autre mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, de façon que les stades a et b dudit procédé soient répétés, c'est-à-dire que dans un premier milieu de fixation d'eau sec, on extrait tout d'abord la quantité principale de l'humidité contenue dans l'air ambiant, on refroidit ensuite ledit air séché dans une première charge accumulatrice'de chaleur, puis, dans un deuxième milieu de fixation d'eau sec, on abaisse la teneur en vapeur d'eau de l'air précédemment séché, de sorte qu'il se produit de nouveau un accroissement de la-température de l'air, et ensuite on abaisse de nouveau la température dudit air dans un deuxième
matériau constituant une charge accumulatrice de chaleur.
Ladite conduite du procédé de l'invention est particulièrement avantageuse dans un climat dit de serre chaude, c'est-à-dire en présence d'une température élevée de l'air ambiant avec simultanément une humidité relativement élevée, car dans un tel cas, on peut obtenir une diminution de température sensiblement plus forte. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture-de la
description qui va suivre de quelques exemples de réalisation
du dispositif prévu pour la mise en oeuvre du dit procédé, donnés à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés qui sont présentés sous la forme de schémas d'écoulement, et dans lesquels: La Figure 1 représente un dispositif de l'invention dans sa forme de réalisation la plus simple; La Figure 2 représente un dispositif de l'invention avec deux charges accumulatrices de chaleur montées parallèlement l'une à l'autre; La Figure-3 représente un dispositif de l'invention pour une mise en oeuvre de la climatisation en continu; et La Figure 4 représente un dispositif de l'invention, dans lequel sont présents montés de façon alternée les uns à la suite des autres, deux milieux de fixation d'eau pour les stades a 1 et a 2 et deux charges d'accumulateur de chaleur pour
les stades b 1 et b 2.
Dans le stade-c, on représente toujours un milieu de
fixation d'eau c 2.
Le dispositif-de l'invention représenté schématiquement dans la Figure 1 comprend, en dehors des conduites, ventilateurs et dispositifs de réglage ainsi éventuellement que des dispositifs échangeurs de chaleur, connus en eux-mêmes et non représentés en détail, un premier récipient 1, dans lequel se trouve au début du processus de climatisation, du milieu de fixation d'eau sec, par exemple du gel de silice à pores étroits Consécutivement audit récipient 1 est disposé un deuxième récipient 2 qui contient la charge accumulatrice de chaleur, qui se trouve au début du processus de climatisation à une température plus basse, par exemple la température de l'air pendant la période nocturne En outre, le dispositif de l'invention comprend un récipient 4, qui contient complètement, au début du processus de climatisation, du milieu de fixation de charge et d'eau, qui peut être de même dans ce cas du gel de silice à pores étroits tel que celui du récipient 1. Le dispositif de chauffage nécessaire pour le processus de régénération est désigné par H Pour charger complètement le récipient 4 en milieu de fixation d'eau, on peut saturer complètement ou assez complètement d'eau l'air envoyé dans la régénération en le faisant passer à travers D ou en l'exposant à un ruissellement d'eau en D Les conduites nécessaires pour la régénération sont représentées en traits interrompus. Au début de la mise en service, de l'air ambiant humide, c'est-à-dire de l'air aspiré depuis l'atmosphère, pénètre avec une teneur en humidité déterminée, telle qu'elle est précisément fournie, dans le premier récipient 1 o il est libéré complètement de sa teneur en eau par le milieu de fixation d'eau sec Dans ce cas, ledit milieu de fixation d'eau sec se trouve progressivement converti en forme chargée d'eau L'air séché quittant-le récipient 1, pénètre alors dans le récipient 2, dans lequel il cède sa chaleur absorbée lors du processus de séchage, à la charge accumulatrice de chaleur A mesure que le processus sé poursuit, la zone de température migre à travers ladite charge accumulatrice de chaleur L'air sec refroidi, sortant du récipient 2, est alors introduit dans le récipient 4 qui est rempli complètement au début du processus de climatisation par du milieu de fixation chargé d'eau Ledit air sec, refroidi dans la charge accumulatrice de chaleur, absorbe de l'eau à partir dudit milieu de fixation chargé d'eau et subit en même temps un abaissement de température, si bien qu'après sa sortie du récipient 4, il se trouve à une température faible ou
basse et peut être utilisé dans le but de la climatisation.
Dans la Figure 2, on représente une autre forme de réalisation du dispositif de l'invention, dans quel cas en plus des récipients 1 et 4 pour le milieu de fixation d'eau, sont prévus deux récipients 2, 3 pour du matériau de la charge 14 4 d'accumulation de chaleur Les mécanismes de commutation ne sont pas représentés Dans ledit mode de réalisation, lorsque la capacité de refroidissement d'une charge accumulatrice de chaleur est épuisée, on peut passer par commutation à la deuxième charge accumulatrice de chaleur, de façon que la première charge accumulatrice de chaleur puisse alors se refroidir Dans la figure, on n'a représenté les conduites nécessaires pour le refroidissement des charges accumulatrices
de chaleur, que par des flèches.
Le dispositif représenté dans la Figure 3 se compose de deux dispositifs tels que déjà représentés dans la Figure 1, le dispositif de gauche pouvant fonctionner dans le processus de climatisation, tandis qu'on fait fonctionner le is dispositif de droite en même temps dans le processus de régénération, de sorte qu'après l'épuisement de la capacité declimatisation de l'un des dispositifs, celui-ci soit commuté en mode de régénération et que le deuxième dispositif, exploité en mode de régénération, et maintenant régénéré,
puisse être commuté en mode de climatisation.
Dans la Figure 4, on représente un autre mode de réalisation à deux étages montés de façon alternée en succession les uns à la suite des autres, respectivement a 1 et a 2, et b 1 et b 2 Ledit mode de réalisation est en particulier utilisé dans un climat dit de serre chaude De l'air ambiant, par exemple de l'air à une température relativement élevée et à une humidité relativement élevée ( 30 'C et u r de 100 %) pénètre dans le premier milieu de fixation d'eau-sec du récipient 1, puis est envoyé dans le matériau de la charge accumulatrice de chaleur du récipient 2, de sorte que sa température se trouve abaissée à la valeur
de la température de ladite charge accumulatrice de chaleur.
Consécutivement, l'air est de nouveau envoyé à travers le milieu de fixation d'eau sec du réservoir 7, puis à travers un deuxième matériau de charge accumulatrice de chaleur du récipient 8 Consécutivement, l'air maintenant largement sec et refroidi est envoyé dans le stade c 2 dans lequel il est soumis à une absorption d'eau et à un abaissement de température supplémentaire en traversant le milieu de fixation
chargé d'eau du réservoir 4.
D'après des premiers essais d'orientation et des calculs effectués à cet effet, on peut s'attendre à obtenir les effets de climatisation suivants en utilisant le procédé de l'invention Dans ce cas, on utilise un gel de silice à pores étroits à capacité d'absorption d'eau maximale de 39,4 t en poids par rapport à son poids propre et un matériau basaltique comme matériaux respectifs pour le milieu de
fixation d'eau et pour la charge accumulatrice de chaleur.
Dans les exemples suivants, on présente des résultats desdits essais, étant entendu qu'ils sont fournis à titre indicatif seulement, étant entendu que l'on peut mettre en oeuvre l'invention selon de nombreux autres
exemples sans toutefois s'écarter de son cadre et son esprit.
EXEMPLE 1
Le procédé est effectué conformément au schéma représenté dans la Figure 1 L'air ambiant possède une température de 300 C et une humidité relative r = 50 % Au début, le gel de silice se trouve dans la colonne 1 dans un état largement sec avec une charge d'eau résiduelle de C. 0,08 (kg de H 20/kg de gel de silice) Après son passage à travers la colonne 1, la température de l'air s'est accrue jusqu'à 550 C Dans la charge accumulatrice de chaleur, la température dudit air est abaissée à 30 'C, et consécutivement ledit air refroidi est envoyé dans du gel de silice complètement chargé d'eau, présentant une charge d'eau de Ci = 39,4 Après la sortie du gel de silice se trouvant dans la colonne 4, on obtient une température de l'air de 15,90 C.
EXEMPLE 2
On effectue le procédé conformément au schéma représenté dans la Figure 4 L'air ambiant possède de nouveau
une température de 300 C et une humidité relative r = 50 %.
Le gel de silice dans les colonnes 1 et 7, présente une charge en eau de Ci = 0,08 Après le passage à travers la colonne 1, la température de l'air s'élève de nouveau, de même que dans l'Exemple 1, à 55 çC Cette température est 16.
abaissée dans la première charge accumulatrice de chaleur 2.
à 30 'C L'air est ensuite envoyé à cette température dans la deuxième colonne 7 de milieu de fixation d'eau, à la sortie de laquelle la température de l'air se trouve de nouveau- augmentée jusqu'à 45 * Par traversée de la deuxième charge accumulatrice de chaleur dans la colonne 8, la température de l'air se trouve de nouveau abaissée à 300 C Par traversée consécutive du gel de silice complètement chargé d'eau dans la colonne 4, la température de l'air se trouve abaissée par suite de l'absorption d'eau qu'il subit à cet effet, à 11,60 C.
EXEMPLE 3
On répète le mode opératoire de l'Exemple 1, en utilisant toutefois un air ambiant à 30 'C et à une humidité
relative r = 100 %, c'est-à-dire un air dit de serre chaude.
Après le passage à travers la colonne 1 de gel de silice, on trouve une augmentation de température à 66,3 C et après le passage à travers la colonne 4 garnie de gel de silice chargé d'eau, on trouve simplement un abaissement de température à 23,90 C.
EXEMPLE 4
On répète le mode opératoire de l'Exemple 2 en utilisant toutefois un air ambiant de 30 'C et une humidité relative de r = 100 % Après le passage à travers la colonne
7 de gel de silice, on obtient une température de l'air -
sortant de 58,50 C et après le passage à travers la colonne 4 contenant du gel de silice chargé d'eau, on obtient une température finale de 15,20 C.
EXEMPLE 5
Cet exemple concerne la régénération des milieux de fixation chargés plus ou moins complètement d'eau dans la colonne 1 ou dans les colonnes 1 et 7 après le processus de climatisation. Il s'est avéré qu'en utilisant du gel de silice il suffit de recourir à une température de régénération de 70 'C dans le cas d'un air à 30 'C et à une humidité relative de % ou de 800 C dans le cas d'un air de même à 30 'C mais toutefois à une humidité relative de 100 %, pour amener complètement ou assez complètement un gel de silice chargé d'eau à une charge en eau de Ci < 0,08, c'est-à-dire pour le régénérer de façon qu'il puisse être ensuite réutilisé dans le processus de climatisation en tant que "milieu de fixation
d'eau sec".
Dans le procédé de l'invention, il est possible d'utiliser la chaleur contenue dans le matériau de la charge
accumulatrice de chaleur pour le processus de régénération.
Dans le cas des exemples 1 et 2, dans lesquels on fait passer l'air en direction inversée dans le processus de régénération à travers la charge accumulatrice de chaleur,-ledit air -a une température de 55 C à la sortie, si bien qu'il suffit seulement d'un chauffage supplémentaire pour obtenir l'élévation de température à 700 C ou 800 C Par une commande appropriée, on peut en outre facilement réguler la
température respective nécessaire -
Dans le cas des Exemples 3 et 4, la température de l'air sortant de la charge accumulatrice de chaleur s'élève même à 66,30 C, si bien que seul un faible apport de chaleur demeure nécessaire pour l'élévation de température supplémentaire à 70 'C ou 80 'C ou encore à une autre
température de régénération souhaitée.
De cette manière, il est possible de récupérer la partie principale de l'apport de chaleur nécessaire pour la régénération, si bien que le procédé de l'invention peut être
mis en oeuvre de façon très économique.
Le procédé de l'invention présente en outre l'avantage qu'il peut être également mis en oeuvre avec un air ambiant à une humidité relative de 100 %, indépendamment de la température particulière dudit air ambiant Dans les modes opératoires connus des procédés de climatisation, qui exploitent l'absorption d'eau par l'air pour le refroidissement une mise en service en présence d'un air complètement ou assez complètement saturé d'eau devient soit impossible soit possible avec un effet très médiocre, alors que le procédé de l'invention fournit un abaissement de température important, en particulier avec la forme de réalisation suivant laquelle on monte en succession respectivement de façon alternée deux étages a 1 et a 2, et b 1 et b 2,
Claims (8)
1 Procédé de climatisation utilisant des milieux de fixation d'eau travaillant par sorption d'eau, caractérisé par le fait que: a) dans un premier stade, on débarrasse tout d'abord entièrement ou largement de l'air ambiant humide de l'humidité qu'il contient, dans un milieu de fixation d'eau sec b) dans un deuxième stade dudit procédé, on abaisse la température dudit air ainsi séché, dans une charge de matériau accumulateur de chaleur, en vrac ou granulaire; et c) dans un troisième stade dudit-procédé, on abaisse de façon supplémentaire la température dudit air ainsi séché et refroidi, en le faisant passer, selon c 1), à travers de l'eau ou, selon c 2) à travers un milieu de fixation
chargé d'eau.
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est misen oeuvre dans le stade b), avec utilisation de deux charges d'accumulateur de chaleur
fonctionnant en alternance.
3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait passer l'air ambiant humide tout d'abord dans un premier stade a 1 à travers un milieu de fixation d'eau sec et dans un premier stade b 1 à travers une première charge d'accumulateur de chaleur, et consécutivement dans un deuxième stade a 2 à travers un deuxième milieu-de fixation d'eau sec et dans un deuxième stade b 2, à travers une deuxième charge d'accumulateur de chaleur, avant la mise
en oeuvre du troisième stade.
4 Procédé selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on
utilise la chaleur accumulée au cours du stade b dans la charge d'accumulateur de chaleur, pour la régénération du
milieu de fixation chargé d'eau.
Procédé selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on
182-28
effectue simultanément la climatisation et la régénération du milieu de fixation d'eau en utilisant au moins deux charges d'accumulateur de chaleur et au moins deux milieux de fixation d'eau. 6 Procédé selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on
utilise comme charge en vrac d'accumulateur de chaleur, un
matériau constitué par l'olivine ou le basalte.
7 Procédé selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on
utilise comme milieu de fixation d'eau, une zéolite ou du gel
de silice.
8 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon l'une quelconque des revendications précédentes,
équipé de conduites, dispositifs de chauffage, dispositifs de soufflage et dispositifs de régulation, ainsi éventuellement que de dispositifs échangeurs de chaleur, caractérisé par le fait qu'il comprend, montés en succession: a) au moins un premier récipient ( 1) pour le milieu de fixation d'eau sec; b) au moins un récipient ( 2) pour la charge en vrac d'accumulateur de chaleur; et c) au moins un récipient ( 4) pour l'eau ou
pour un milieu de fixation chargé d'eau.
9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend deux récipients ( 2, 3) pour des
charges en vrac d'accumulateur de chaleur.
Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il comprend deux récipients ( 1, 5) pour du milieu de fixation d'eau sec, deux récipients ( 2, 3) pour de la charge en vrac d'accumulateur de chaleur et deux récipients ( 4, 6) pour de l'eau ou pour du milieu-de fixation chargé d'eau, l'un des deux récipients chaque fois précités appartenant à un même groupe respectif de récipients montés en succession de façon à former deux groupes de récipients
montés parallèlement l'un à l'autre.
11 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé parle fait qu'il comprend deux récipients ( 1, 7) pour du milieu de fixation d'eau sec et deux récipients ( 2, 8) pour de la charge en vrac d'accumulateur de chaleur, qui sont montés en succession de façon alternée.
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