La présente invention est relative à un moyen de chauffage utilisant la chaleur dégagée par l'adsorption de l'eau sur un corps poreux type zéolithe utilisant aussi la totalité de l'énergie introduite lors de la régénération de ce corps et utilisant une source de chaleur extérieure qui petit être soit de l'air , soit de l'eau , cette utilisation ayant pour but le chauffage de bâtiments tels que serres ou maison d'habitation et ayant comme résultat principal de diviser par deux la quantité de chaleur achetée
On sait depuis l'antiquité que la zéolithe s'échauffe quand elle adsorbe de l'eau .Les dispositifs connus utilisent ce phénomène pour faire du froid ou du chaud , brevets 8018796 et 8018797 , ces dispositifs étant sans gain sur le plan énergétique . Un autre brevet , 7715288 utilise le pouvoir dwad- sorption de vapeur ou de gaz mais le but est de créer des pressions diffé- rentielles importantes de façon à obtenir des déplacements d'énergie thermique par des variation de pression importante entrainant l'utilisation de dispositifs anti-retour ces systèmes étant sans possibilité d'utilisation avec de l'eau et des zéolithes. Ils sont fondamentalement différents bien que l'utilisation paisse Entre équivalente
La présente invention à essentiellement pour but d'utiliser par moitié la chaleur de l'air extérieur ou de l'eau extérieure au batiment à chauffer et pour l'autre moitié de l'énergie achetéé' ou produite de forme plus noble telle que l'electricité, du gaz carburant, ou des hydrocarbures liquides ceci permettant avec un seul appareil un chauffage continu du batiment par utilisation successive de toutes les phases des phénomènes d'adsorbtion désorption de la zéolithe
Nous décrivons deux types d'installations s'adaptant selon la quantité d'énergie à fournir . La figure 1 est pluttt destinée à des utilisations jusqu'à 5 KWH , la figure 2 identique quant à son principe correspond a des utilisations pratiquement illimitée en puissance .The present invention relates to a heating means using the heat released by the adsorption of water on a porous zeolite body also using all of the energy introduced during the regeneration of this body and using a heat source. outdoor which can be either air or water, this use being for the heating of buildings such as greenhouses or dwelling houses and having as main result to halve the quantity of heat purchased
We have known since antiquity that the zeolite heats up when it adsorbs water. Known devices use this phenomenon to make cold or heat, patents 8018796 and 8018797, these devices being gainless in terms of energy. Another patent, 7715288 uses the adsorption power of vapor or gas but the aim is to create significant differential pressures so as to obtain displacements of thermal energy by significant variation of pressure entailing the use of devices non-return these systems being without possibility of use with water and zeolites. They are fundamentally different although the use is thick Between equivalent
The present invention essentially aims to use half the heat of the outside air or water outside the building to be heated and for the other half of the purchased or produced energy of more noble form such as l electricity, fuel gas, or liquid hydrocarbons this allows with a single device continuous heating of the building by successive use of all phases of the adsorption phenomena desorption of the zeolite
We describe two types of installations that adapt according to the amount of energy to be supplied. Figure 1 is rather intended for uses up to 5 KWH, Figure 2 identical in principle corresponds to uses practically unlimited in power.
L'installation figure 1 se compose d'une enceinte métallique 1 contenant de la zéolithe comprenant un isolant thermique 16 . Le circuit 17 remplit ' d'un liquide caloriporteur, Sa partie interne à la cuve 1 est munie d'ailet- tes ou de dispositifs analogues assurant l'échange thermique avec la zdoli- the . Un vase d'expansion 18 permet la dilatation du liquide .Ce liquide circule dans un échangeur 19 pouvant réchauffer l'ambiance interne d'un batiment ou échangeant la chaleur dans un chauffe eau , la vanne 20 assu rant la fermeture du circuit , Le réservoir 1 est aussi muni de résistances électriques internes pouvant assurer le chauffage necessaire à la régénéra- tion de la zéolithe mais l'homme de l'art comprendra que tout autre moyen de chauffage est possible , chauffage au gaz, par fluide caloriporteur extérieur, ceci n'entrainant aucune modification de l'invention . The installation in FIG. 1 consists of a metal enclosure 1 containing zeolite comprising a thermal insulator 16. The circuit 17 fills with a heat transfer liquid. Its internal part of the tank 1 is provided with fins or similar devices ensuring the heat exchange with the zdoli. An expansion tank 18 allows the expansion of the liquid. This liquid circulates in an exchanger 19 which can heat the internal atmosphere of a building or exchange heat in a water heater, the valve 20 ensuring the closing of the circuit, The tank 1 is also provided with internal electrical resistances capable of providing the heating necessary for the regeneration of the zeolite, but those skilled in the art will understand that any other heating means is possible, heating with gas, by external heat transfer fluid, this n 'resulting in no modification of the invention.
Une enceinte 2 vise en place à l'extérieur de bâtiment munie d'ailettes do métal assurant l'échange thermique avec l'air est montee à l'extrémité de la canalisstion 3 . Cette canalisation est munie d'une vanne de régulation 4 commandée par un capteur 5 placé dans l'ambiance à réguler en température .An enclosure 2 aims in place outside a building provided with metal fins ensuring the heat exchange with the air is mounted at the end of the pipe 3. This pipe is provided with a regulation valve 4 controlled by a sensor 5 placed in the environment to be regulated in temperature.
Sur cette canalisation une vanne d'arrêt 6 est mise en place . De la bouteille 1 part vers le local à chauffer une canalisation 7 munie d'une vanne d'arrêt 8 rejoignant une bouteille 9 semblable à la bouteille 2 ou ayant mème volume .On this pipe a stop valve 6 is put in place. From the bottle 1 goes to the room to heat a pipe 7 provided with a stop valve 8 joining a bottle 9 similar to the bottle 2 or having the same volume.
Au bas de cette bouteille part une canalisation 10 munie d'une vanne d'arret 11 . L'ensemble peut être scellé sous une pression partielle d'air inférieure à 0,1 milibar ou cette pression peut-être entretenue par une pompe à vide 12 raccordée à l'installation par une canalisation comportant la vanne 13, ces deux éléments étant commandés par une mesure de pression 14 . En variante la bouteille 1 échange directement la chaleur avec le local à chauffer flans ce cas elle n'est plus isolée, et le circuit du fluide caloriporteur est supprimé
L'autre mode de construction identique quant à son principe est schéma tisé sur la figure 2 .Au plus près d'un local à chauffer 1 est construit un local isolé thermiquement 2 dans lequel est mise en place une ou plusieurs bouteilles 3 isolées thermiquement comportant des éléments semblable à la figure 1 soit , un échangeur interne 4 une résistance électrique ou un moyen de chauffage 6 . L'échangeur 4 est raccordé à l'échangeur 7 par une canalisation comportant si necessaire une pompe de circulation 5 et deux vannes d'arrêt 10 , une vanne de régulation 11 commandée par un capteur 18 placé dans le batiment à chauffer . A l'extérieur du batiment se trouve une bouteille 9 munie d'ailettes pour l'échange de chaleur .Vers l'intérieur du batiment, dela bouteille 3 part une canalisation munie d'une vanne d'arrêt 12
Cette canalisation est reliée à un volume 13 comportant des ailettes d'échanges de la base de ce volume part une canalisation munie d'une vanne 14 reliant le volume 13 à la bouteille 9 o A coté de la bouteille 3 est mise en place une pompe à vide 15 reliée à la bouteille 3 par une canalisation comportant un robinet 16 ; 15 et 16 sont commandés par une mesure de pression 19 .At the bottom of this bottle there is a pipe 10 provided with a stop valve 11. The assembly can be sealed under a partial air pressure of less than 0.1 milibar or this pressure can be maintained by a vacuum pump 12 connected to the installation by a pipe comprising the valve 13, these two elements being controlled by pressure measurement 14. As a variant, the bottle 1 directly exchanges the heat with the room to be heated, in this case it is no longer isolated, and the circuit of the heat-carrying fluid is eliminated.
The other construction method identical in principle is diagram shown in Figure 2. As close to a room to be heated 1 is built a thermally insulated room 2 in which is placed one or more thermally insulated bottles 3 comprising elements similar to FIG. 1, either an internal exchanger 4 an electrical resistance or a heating means 6. The exchanger 4 is connected to the exchanger 7 by a pipe comprising if necessary a circulation pump 5 and two stop valves 10, a regulating valve 11 controlled by a sensor 18 placed in the building to be heated. On the outside of the building there is a bottle 9 provided with fins for heat exchange. Towards the inside of the building, from the bottle 3 there is a pipe provided with a shut-off valve 12
This pipe is connected to a volume 13 comprising fins for exchanging the base of this volume leaves a pipe provided with a valve 14 connecting the volume 13 to the bottle 9 o Next to the bottle 3 is installed a pump vacuum 15 connected to the bottle 3 by a pipe comprising a tap 16; 15 and 16 are controlled by a pressure measurement 19.
Le fonctionnement des ensembles des figures 1 et 2 sont identiques
Le cycle dans le cas de la figure 1 est le suivant;: La zéolithe de la cuve 1 est régénérée , la vanne 8 est fermée , la pompe à vide assure le maintien de la pression partielle d'air entre 0,1 et 10 mbar , la vanne 6 est ouverte ; quand la sonde de température 5 demande de la chaleur la vanne 4 s'ouvre et l'eau contenu dans le récipient 2 s'évapore, pompée par la zéolithe qui assure dans le récipient 1 une pression partielle de vapeur d'eau inférieure à 0,1 mbar . La zéolithe de l'enceinte 1 s'échauffe et fournie de la chaleur à l'échangeur 17 , chaleur qui est dissipée par l'échangeur 19 dans le local à chauffer . La quantité de chaleur fournie par la zéolithe est fonction de sa qualité et varie de 150 à 300 mth par kilogramme .L'homme de l'art déterminera facilement la quantité de zéolithe necessaire au chauffage de la journée . La seconde phase du cycle 'effectuera de préférence la nuit pour profiter des tarifs préférentiels de l'énergie électrique . La résistance 15 est mise ne chauffage et on mème temps la vanne 8 est ouverte et la vanne 6 est fermée . Quand la température monte dans la zéolithe la désorbtion de l'eau commence , cete eau vs se condencer dans dans le vase 9 situé dans le local à chauffer . Chaque litre d'eau précédemment adsorbée par la zéolithe fournie environ 600 mth dans le volume 9 dont le refroidissement est dt à l'air du local à chauffer .Pendant le cycle de chauffage la vanne 20 est fermée, a la fin de ce cycle elle est ouverte suivant la demande de la sonde 5 jusqu'a assurer le refroidissement de la zéolithe à une température voisine de l'ambiance du batiment à chauffer @@Suivant la quantité de chaleur necessaire à la désorbtion de l'eau , il est possible d'insérés dans la canalisation 17 un réservoir tampon pour réguler la quantité de chaleur amenée dans le local à chauffer , de mème la régulation de la vitesse de montée en température de la zéolithe pendant la phase de ddgorb- tion permet de réguler l'amenée de calories dans le local à chauffer
A la fin de la régénération , l'eau condense dans le vase 9 est remise dans le vase 2 par l'ouverture de la vanne 11 et la première phase du cycle peut recommencer
On ne changeraitpas l'invention si par exemple la sonde de température 5 était placée dans le circuit de l'échangeur 19 ou si par exemple l'echan geur19 était placé dans un ballon d'accumulation d'eau chaude .The operation of the assemblies in FIGS. 1 and 2 are identical
The cycle in the case of FIG. 1 is as follows;: The zeolite of the tank 1 is regenerated, the valve 8 is closed, the vacuum pump ensures the maintenance of the partial air pressure between 0.1 and 10 mbar , the valve 6 is open; when the temperature probe 5 requests heat the valve 4 opens and the water contained in the container 2 evaporates, pumped by the zeolite which ensures in the container 1 a partial pressure of water vapor less than 0 , 1 mbar. The zeolite of the enclosure 1 heats up and supplies heat to the exchanger 17, heat which is dissipated by the exchanger 19 in the room to be heated. The amount of heat supplied by the zeolite is a function of its quality and varies from 150 to 300 mth per kilogram. Those skilled in the art will easily determine the amount of zeolite necessary for heating the day. The second phase of the cycle will preferably be carried out at night to take advantage of the preferential rates for electrical energy. The resistor 15 is put on heating and at the same time the valve 8 is open and the valve 6 is closed. When the temperature rises in the zeolite the desorbtion of the water begins, this water vs to condense in in the vessel 9 located in the room to be heated. Each liter of water previously adsorbed by the zeolite supplied about 600 mth in volume 9, the cooling of which is dt in the air of the room to be heated. During the heating cycle the valve 20 is closed, at the end of this cycle it is opened according to the request of probe 5 until the zeolite cools down to a temperature close to the environment of the building to be heated @@ Depending on the amount of heat required for the desorbtion of water, it is possible to 'inserted in line 17 a buffer tank to regulate the quantity of heat brought into the room to be heated, similarly the regulation of the speed of temperature rise of the zeolite during the phase of absorption makes it possible to regulate the supply of calories in the room to be heated
At the end of the regeneration, the water condenses in the vessel 9 is returned to the vessel 2 by opening the valve 11 and the first phase of the cycle can start again
The invention would not be changed if, for example, the temperature probe 5 was placed in the circuit of the exchanger 19 or if, for example, the exchanger 19 was placed in a hot water storage tank.
0 On ne
changerait pas l'invention si la phase de régénération s'effectuait à circuit ouvert , en faisant condenser l'eau directement sur les surfaces du local à chauffer ( dans le cas de chauffage de serre ) et donc en assurant une ouverture à la base du récipient 1 on permet la circulation de l'air la vanne 8 assurant la sortie de l'air dans le local à chauffer .L'eau necessaire pour le cycle suivant étant fournie à chaque fois au vase 2
Le fonctionnement de l'ensemble de la figure 2 est équivalent : pour la première phase la zéolithe est à l'état régénérée ,la vanne 10est ouverte la vanne 12 est fermée , quand , avec la demande de chaleur à la sonde 18 la vanne 11 s'ouvre -l'eau du réservoir 9 s'évapore et la zéolithe du réservoir 3 s'échauffe et par les échangeur 4 et 7 le batiment 1 est chauf fé Pour la régénération les vannes-8 sont fermées , la zéolithe est mise en chauffe par la résistance 6 , la vanne 12 est ouverte , la vanne 11 est fermée la condensation à lieu dans l enceinte 13 e Après que la désorbtion soit terminée , la chaleur résiduelle de la zéolithe est extraite par par ouverture des vannes 8, l'eau condensée dans l'enceinte 13 est renvoyée dans l'enceinte 9 par la canalisation comportant la vanne 14 0 La diffé- rence entre les installations de la figure 9 et 2 réside dans la possibi- lité de placer le réservoir à zéolithe à l'extérieur du batiment à chauffer
Pour le chauffage de serre il sera possible de condenser l'eau de désorbtion sur les parois de la serre à chauffer , de mème , il ne ser@ rien changé à l'invention si pour régler le degré hydrométrique dans la serre on aspire l'air de la serre assurant ainsi conjointement le chauffage de l'air et son dessêchement 0 We don't
would not change the invention if the regeneration phase was carried out with an open circuit, by condensing the water directly on the surfaces of the room to be heated (in the case of greenhouse heating) and therefore by ensuring an opening at the base of the container 1 the air circulation is allowed the valve 8 ensuring the exit of the air in the room to be heated. The water necessary for the next cycle is supplied each time to the vessel 2
The operation of the assembly of FIG. 2 is equivalent: for the first phase the zeolite is in the regenerated state, the valve 10 is open the valve 12 is closed, when, with the request for heat to the probe 18 the valve 11 opens - the water in the tank 9 evaporates and the zeolite in the tank 3 heats up and by the exchangers 4 and 7 the building 1 is heated For regeneration the valves-8 are closed, the zeolite is put in heating by the resistor 6, the valve 12 is open, the valve 11 is closed the condensation takes place in the enclosure 13 e After the desorption is finished, the residual heat of the zeolite is extracted by opening the valves 8, the water condensed in enclosure 13 is returned to enclosure 9 by the pipe comprising the valve 14 0 The difference between the installations of FIG. 9 and 2 lies in the possibility of placing the zeolite tank at the exterior of building to be heated
For greenhouse heating it will be possible to condense the desorbtion water on the walls of the greenhouse to be heated, similarly, nothing will be changed to the invention if to regulate the hydrometric degree in the greenhouse we suck it up. air from the greenhouse thus jointly heating the air and drying it out