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L'invention concerne le domaine du séchage industriel de matériaux, en particulier mais non limitativement le séchage du bois. L'invention peut s'appliquer au séchage d'autres matériaux tels que carton, paille, etc... Dans l'art antérieur, le séchage industriel se réalise dans des enceintes appelées séchoirs, qui peuvent être fixes ou mobiles, et dans lesquels les matériaux à sécher sont entreposés et déshumidifiés, par un flux d'air mis en circulation dans l'enceinte au moyen d'un ou plusieurs ventilateurs. io L'air circulant dans l'enceinte est chauffé, capte l'humidité du matériau puis est rejeté à l'extérieur. Ces installations donnent satisfaction sur le plan de la déshumidification recherchée mais présentent un certain nombre d'inconvénients que la demanderesse a cherché à éliminer à savoir : 15 - le rejet d'air humide et chaud à l'extérieur de l'enceinte constitue une perte de calories donc un gaspillage d'énergie. - dans le cas où le matériau à sécher à subi un traitement chimique avant séchage, l'air rejeté contient des polluants et nécessite un traitement en aval. Ce traitement peut consister à condenser l'eau 20 et les polluants en sortie de l'enceinte en vue d'une prise en charge par une entreprise spécialisée dans leur stockage et/ou leur élimination. - les moyens de chauffage de l'air de circulation sont des moyens de chauffage direct grands consommateurs d'énergie tels que par 25 exemple brûleurs à gaz, chaudières, batteries à eau chaude par exemple. The invention relates to the field of industrial drying of materials, in particular but not limited to the drying of wood. The invention can be applied to the drying of other materials such as cardboard, straw, etc. In the prior art, the industrial drying is carried out in enclosures called dryers, which can be fixed or mobile, and in which the materials to be dried are stored and dehumidified, by a flow of air circulated in the enclosure by means of one or more fans. The air circulating in the enclosure is heated, captures the moisture of the material and is rejected outside. These installations are satisfactory in terms of dehumidification sought but have a number of disadvantages that the plaintiff sought to eliminate namely: - the discharge of moist air and hot outside the enclosure is a loss of calories therefore a waste of energy. - In the case where the material to be dried has undergone chemical treatment before drying, the exhaust air contains pollutants and requires downstream treatment. This treatment may consist in condensing the water and the pollutants leaving the enclosure with a view to being taken in charge by a specialized company in their storage and / or disposal. the means for heating the circulating air are direct heating means that consume large amounts of energy, such as, for example, gas burners, boilers, hot water batteries, for example.
L'invention vise à palier tous ces inconvénients en proposant un ensemble de séchage formé d'un module de séchage et d'un ventilateur caractérisé en ce que le module est composé d'une chambre tubulaire ouverte au moins partiellement à ses deux extrémités et dont l'axe longitudinal est dans l'alignement de celui du ventilateur de séchage, une pompe à chaleur comportant un condenseur un évaporateur étant installée à l'intérieur de ladite chambre. La pompe à chaleur utilisée peut être une pompe à chaleur à compression frigorifique ou à absorption selon les températures de io séchage requises. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description ci-après faite en référence aux figures annexées suivantes : - figure 1 : schéma de principe d'un module selon l'invention selon 15 une variante de réalisation préférée et non limitative de mise en oeuvre. - figure 2 : schéma de principe de la figure 1 dans lequel les sens de fonctionnement sont modifiés. - figure 3 : schéma d'un exemple de séchoir de l'art antérieur à 20 rénover ou modifier. - figure 4: autre mode de mise en oeuvre d'un module selon l'invention. Le principe de l'invention consiste d'une part à remplacer le moyen de 25 chauffage de l'air de circulation par une pompe à chaleur et d'autre part à faire circuler l'air en circuit fermé à l'intérieur de l'enceinte sans rejet d'air à l'extérieur de celle-ci. Une pompe à chaleur peut être une pompe à chaleur à compression frigorifique ou une pompe à chaleur à absorption. The aim of the invention is to overcome all these drawbacks by proposing a drying assembly formed of a drying module and a fan characterized in that the module is composed of a tubular chamber open at least partially at its two ends and of which the longitudinal axis is in alignment with that of the drying fan, a heat pump comprising a condenser an evaporator being installed inside said chamber. The heat pump used may be a heat pump with cooling or absorption compression depending on the required drying temperatures. The invention will be better understood by means of the following description given with reference to the following appended figures: FIG. 1: block diagram of a module according to the invention according to a preferred and non-limiting variant embodiment of Implementation. - Figure 2: block diagram of Figure 1 in which the operating directions are changed. FIG. 3: diagram of an example of a dryer of the prior art to be renovated or modified. FIG. 4: another mode of implementation of a module according to the invention. The principle of the invention consists on the one hand in replacing the heating means of the circulating air by a heat pump and, on the other hand, in circulating the air in a closed circuit inside the enclosure without exhaust air outside of it. A heat pump may be a refrigeration compression heat pump or an absorption heat pump.
On se rapporte d'abord aux figures 1 et 2 qui sont des schémas de principe ne prenant en compte ni les échelles ni les dimensions respectives des composants d'un module. Une enceinte fermée (1) d'un sécheur comporte un ou plusieurs ventilateurs tels que (2) dans l'axe duquel on place un module de séchage (3). Un module de séchage (3) se compose d'une chambre (4) tubulaire et ouverte au moins partiellement à ses deux extrémités (5) (6) et dont l'axe longitudinal (7) est dans l'alignement de celui du ventilateur. io A l'intérieur de la chambre tubulaire (4) est installée une pompe à chaleur composée classiquement d'un condenseur (8) et d'un évaporateur (9) représentés schématiquement par des modules rectangulaires sur les figures et dans lesquels circulent un fluide caloporteur dont la circulation est assurée par un compresseur (12). 15 Le condenseur et l'évaporateur sont classiquement composés de tubes à ailettes et leur fonctionnement ne nécessite donc pas de description détaillée, et le circuit de circulation du fluide caloporteur n'a pas été dessiné pour la lisibilité des figures, à l'exception de la sortie des condensats par une conduite. 20 Afin de forcer le flux d'air généré par le ventilateur (2) à traverser la chambre (4) on prévoit une manche souple (12) raccordant le ventilateur (2) et l'extrémité de la chambre qui lui fait face. Selon le sens de rotation du ventilateur, le flux d'air peut circuler dans le sens (I) ou le sens (II). Afin de forcer une partie du flux d'air à traverser d'abord l'évaporateur puis 25 le condenseur on a définit les dispositions suivantes : - l'évaporateur et le condenseur forment deux modules disposés parallèlement entre eux et à l'axe (7), placés de part et d'autre du compresseur dans la chambre (4). - un moyen d'obturation (10) obture ou ouvre l'espace en forme de conduit, compris entre l'évaporateur et la paroi de la chambre la plus proche de lui de manière : soit à forcer le flux d'air à traverser l'évaporateur, soit à le laisser passer au moins partiellement selon la position du moyen d'obturation (10). Ce moyen d'obturation (10) est, sur les figures, un volet qui peut pivoter autour d'un axe central (11) perpendiculaire à l'axe (7). Il peut présenter d'autres modes de réalisation par exemple être composé de plusieurs volets ou lames pivotantes. io - deux parois (15, 16) sont disposées perpendiculairement en extrémité du condenseur et de l'évaporateur pour forcer l'air à les traverser successivement. - un déflecteur (17) en forme sensiblement de cône, ou tronc de cône, est placé entre le ventilateur et l'ensemble condenseur- 15 évaporateur, et son profil est approprié pour diminuer ou supprimer les turbulences du flux d'air. Le module de séchage des figures 1 et 2 fonctionne comme suit : Si le ventilateur souffle de l'air chaud et humide extrait de l'enceinte (1) vers le module à travers son extrémités (3), (sens I figure 1) une partie au 20 moins du flux d'air est dirigée à travers l'évaporateur grâce au moyen d'obturation (10) d'où il sort déchargé de son humidité et refroidi, puis à travers le condenseur d'où il sort réchauffé ; puis entraîné vers l'autre extrémité (6) du module. L'air sortant du module s'est déchargé d'une partie de son humidité dans 25 l'évaporateur, sous forme d'eau liquide qui est recueillie dans un bac non représenté puis évacuée par une conduite (18) vers une citerne ou autre non représentée. L'air sortant retourne dans l'enceinte de séchage (1), se charge à nouveau en humidité au contact des matériaux puis est réaspiré par le ventilateur 25 (2) en totalité puisque l'enceinte (1) est fermée. Le cycle d'air se répète jusqu'à l'obtention du degré d'humidité requis. Pour homogénéiser le travail de déshumidification au sein de l'enceinte, il est connu d'alterner à une fréquence déterminée, le sens de rotation du ventilateur de façon à inverser le sens de circulation du flux d'air. La figure 2 montre les mêmes éléments que sur la figure 1 mais avec un sens de circulation inverse. Le changement de position du moyen d'obturation (10) a été commandé par une unité centrale de gestion non représentée et non détaillée car à la io portée de tout technicien éléctronicien. Entre les positions extrêmes symbolisées en figures 1 et 2, le moyen d'obturation peut présenter des positions intermédiaires lorsqu'on veut réguler le taux d'humidité et/ou la pression de l'enceinte (1) à une valeur prédéterminée, il suffit d'adjoindre dans la centrale de gestion une 15 information venant d'un ou plusieurs capteurs placés dans l'enceinte (1) et/ou la chambre (4). On prévoit en outre un capteur détectant la position du moyen d'obturation (10) afin de pouvoir en inverser ou modifier la position en fonction du sens de circulation ou au moment du démarrage du ventilateur, ou en fonction 20 du débit d'air nécessaire à l'obtention du point de rosée dans l'évaporateur. On peut prévoir plusieurs variantes de mise en oeuvre du principe qui vient d'être décrit. Selon un premier mode de mise en oeuvre et pour des constructions de séchoirs neufs on prévoit de proposer des modules de séchage couplés chacun à un ventilateur (2) intégré dans la chambre (4) et équipés d'une manche (13) de liaison, ainsi qu'à une unité complète de commande-gestion des paramètres tels que vitesses, démarrage, arrêt du ventilateur et/ou du compresseur, pressions, températures, paramètre de sécurité, etc... ). We first refer to Figures 1 and 2 which are schematic diagrams taking into account neither the scales nor the respective dimensions of the components of a module. A closed chamber (1) of a dryer comprises one or more fans such as (2) in the axis of which is placed a drying module (3). A drying module (3) consists of a tubular chamber (4) open at least partially at its two ends (5) (6) and whose longitudinal axis (7) is in alignment with that of the fan . Inside the tubular chamber (4) is installed a heat pump conventionally composed of a condenser (8) and an evaporator (9) shown schematically by rectangular modules in the figures and in which a fluid circulates. coolant whose circulation is provided by a compressor (12). The condenser and the evaporator are conventionally composed of finned tubes and their operation therefore does not require a detailed description, and the coolant circulation circuit has not been drawn for the readability of the figures, with the exception of the condensate outlet by a pipe. In order to force the flow of air generated by the fan (2) through the chamber (4), a flexible sleeve (12) connecting the fan (2) and the end of the chamber facing it is provided. Depending on the direction of rotation of the fan, the air flow can flow in direction (I) or direction (II). In order to force a portion of the air flow to first pass through the evaporator and the condenser, the following arrangements are defined: the evaporator and the condenser form two modules arranged parallel to one another and to the axis (7 ), placed on either side of the compressor in the chamber (4). - A closing means (10) closes or opens the duct-shaped space between the evaporator and the wall of the chamber closest to it so as to either force the flow of air to pass through. evaporator, or let it pass at least partially according to the position of the closure means (10). This closure means (10) is, in the figures, a flap that can pivot about a central axis (11) perpendicular to the axis (7). It may have other embodiments, for example be composed of several flaps or pivoting blades. two walls (15, 16) are arranged perpendicularly at the end of the condenser and the evaporator to force the air to pass therethrough successively. a substantially cone-shaped deflector (17), or truncated cone, is placed between the fan and the condenser-evaporator assembly, and its profile is suitable for reducing or eliminating turbulence in the air flow. The drying module of FIGS. 1 and 2 functions as follows: If the fan blows hot and humid air extracted from the enclosure (1) towards the module through its ends (3), (direction I FIG. at least part of the air flow is directed through the evaporator through the closure means (10) from which it exits discharged from its moisture and cooled, then through the condenser from which it comes warmed; then driven to the other end (6) of the module. The air leaving the module has discharged some of its moisture into the evaporator in the form of liquid water which is collected in a tank not shown and then discharged through a pipe (18) to a tank or other not shown. The outgoing air returns to the drying chamber (1), is loaded again in moisture in contact with the materials and is sucked by the fan 25 (2) in full since the enclosure (1) is closed. The air cycle is repeated until the required humidity level is reached. To homogenize the dehumidification work within the enclosure, it is known to alternate at a predetermined frequency, the direction of rotation of the fan so as to reverse the flow direction of the air flow. Figure 2 shows the same elements as in Figure 1 but with a reverse direction of circulation. The change of position of the shutter means (10) was controlled by a central management unit not shown and not detailed because the scope of any electronic technician. Between the extreme positions symbolized in FIGS. 1 and 2, the closure means may have intermediate positions when it is desired to regulate the humidity level and / or the pressure of the enclosure (1) to a predetermined value, it is sufficient to to add in the management unit information from one or more sensors placed in the enclosure (1) and / or the chamber (4). Further provided is a sensor detecting the position of the shutter means (10) in order to be able to reverse or change the position as a function of the flow direction or when the fan starts, or as a function of the required air flow rate. to obtain the dew point in the evaporator. Several variants of implementation of the principle that has just been described can be provided. According to a first embodiment and for new dryer constructions it is proposed to provide drying modules each coupled to a fan (2) integrated in the chamber (4) and equipped with a connecting sleeve (13), as well as a complete control unit-management of parameters such as speeds, start, fan and / or compressor stop, pressures, temperatures, safety parameter, etc ...).
Un ou plusieurs modules complets peuvent être installés dans toute enceinte fermée (1). Selon un autre mode de mise en oeuvre et dans le cas de rénovation de séchoirs existants, on prévoit de proposer des modules de séchage sans io ventilateur et comportant des moyens de fixation afin de pouvoir les fixer chacun axialement devant un ventilateur pré-existant dans le séchoir. Par exemple pour la rénovation d'un séchoir (101) dont le moyen de chauffage (103) est défectueux ou trop consommateur d'énergie fossile, et disposant d'une batterie de ventilateurs (102) (figure 3) en sous plafond 15 (106) on peut placer un module dans l'axe de chaque ventilateur et fermer les entrées (105) d'air et chaque cheminée d'extraction (104). Selon une autre variante de mise en oeuvre et pour des séchoirs dans lesquels il n'est pas nécessaire d'alterner le sens de circulation du flux 20 d'air on peut supprimer le moyen d'obturation (10). Selon encore une autre variante de mise en oeuvre le ventilateur peut être disposé entre le condenseur et l'évaporateur en série et sur le même axe (voir figure 4). Sur cette variante l'évaporateur et le condenseur sont 25 utilisés chacun en « batteries » de deux éléments et la chambre (4) tubulaire a une section (AA') circulaire mais pourrait avoir tout autre forme. En outre on prévoit dans l'enceinte (4) une manche (19) à ouverture réglable qui permet de régler le débit d'air en entrée de l'évaporateur pour atteindre le point de rosée des gaz et des ouies (20) latérales à ouverture réglable permettant d'augmenter le débit d'air admis dans le ventilateur pour augmenter le débit d'air dans le condenseur. Dans toutes les variantes présentées ci-dessus, on peut prévoir un ou plusieurs condenseurs ainsi qu'un ou plusieurs évaporateurs en fonction des débits à traiter. Un module à compression travaille normalement sur une plage de températures de 10 à 55° C. Pour des températures plus élevées on remplace le compresseur frigorifique par une pompe à absorption ce qui io permet d'atteindre des températures allant jusqu'à 95° C. Le choix des fluides utilisés dépend des températures demandées par l'utilisateur. Un module selon l'invention peut fonctionner par exemple pour une puissance de 10 Kw sur le compresseur et avec des débits d'air allant de 15 1.000 à 30.000 m3/h avec ou sans pression statique, avec ou sans gaine de ventilation. On peut traiter des débits d'air plus importants en augmentant la puissance de la pompe à chaleur utilisée. Le moyen d'obturation peut être régulé manuellement ou automatiquement selon deux paramètres distincts : sens de rotation du 20 ventilateur et débit d'air. La conduite (18) conduit les condensats dans une citerne où ils pourront être réemployés ou déversés dans l'environnement ou traités s'ils sont chargés en polluants. Le flux d'air étant déshumidifié en circuit fermé à l'intérieur de l'enceinte, le 25 rejet de calories à l'extérieur est supprimé. 25 One or more complete modules can be installed in any closed enclosure (1). According to another embodiment and in the case of renovation of existing dryers, provision is made to propose drying modules without a fan and having fixing means so that they can each be fixed axially in front of a pre-existing fan in the dryer. For example for the renovation of a dryer (101) whose heating means (103) is defective or too much fossil energy consumer, and having a battery of fans (102) (FIG. 3) under ceiling 15 ( 106) a module may be placed in the axis of each fan and the air inlets (105) and each extraction chimney (104) closed. According to another variant of implementation and for dryers in which it is not necessary to alternate the direction of flow of the air flow can be removed the closure means (10). According to yet another variant embodiment, the fan may be arranged between the condenser and the evaporator in series and on the same axis (see FIG. 4). In this variant the evaporator and the condenser are each used in "batteries" of two elements and the tubular chamber (4) has a circular section (AA ') but could have any other shape. In addition there is provided in the enclosure (4) a handle (19) with adjustable opening which adjusts the air flow at the inlet of the evaporator to reach the dew point of the gases and the vents (20) lateral to adjustable opening to increase the air flow admitted into the fan to increase the air flow in the condenser. In all the variants presented above, one or more condensers and one or more evaporators can be provided depending on the flow rates to be treated. A compression module normally operates over a temperature range of 10 to 55 ° C. For higher temperatures the refrigerant compressor is replaced by an absorption pump which makes it possible to reach temperatures up to 95 ° C. The choice of fluids used depends on the temperatures requested by the user. A module according to the invention can operate for example for a power of 10 Kw on the compressor and with air flow rates ranging from 1,000 to 30,000 m3 / h with or without static pressure, with or without ventilation duct. Larger airflows can be treated by increasing the power of the heat pump used. The shutter means can be manually or automatically controlled according to two separate parameters: the direction of rotation of the fan and the air flow rate. The pipe (18) conducts the condensates in a tank where they can be reused or poured into the environment or treated if they are loaded with pollutants. As the airflow is dehumidified in closed circuit inside the enclosure, the rejection of calories outside is suppressed. 25