FR3103542A1 - Radial thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de stockage de chaleur comprenant au moins un lit (14) de matériau adsorbant (9) séparant un volume externe (10) et un volume central (15). De cette manière, un fluide peut passer transversalement d’un volume vers l’autre en traversant le lit (14) de matériau adsorbant (9). Lors de son passage dans le lit, un phénomène d’adsorption/désorption a lieu permettant de générer de la chaleur ou de la stocker. Les lits (14) sont séparés par des plateaux (11, 12) solidaires d’une enveloppe externe (13) et ces plateaux (11, 12) sont étanches au fluide. Figure 2 à publierThe present invention relates to a heat storage device and method comprising at least one bed (14) of adsorbent material (9) separating an external volume (10) and a central volume (15). In this way, a fluid can pass transversely from one volume to the other by crossing the bed (14) of adsorbent material (9). As it passes through the bed, an adsorption/desorption phenomenon takes place, allowing heat to be generated or stored. The beds (14) are separated by trays (11, 12) integral with an outer casing (13) and these trays (11, 12) are fluid tight. Figure 2 to be published

Description

Dispositif radial de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbantRadial thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material

La présente invention concerne le domaine du stockage de chaleur, et plus particulièrement les unités de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant tel que la zéolithe.The present invention relates to the field of heat storage, and more particularly to thermal storage units by sorption of a fluid on an adsorbent material such as zeolite.

Les dispositifs de stockage thermique par sorption sur un matériau adsorbant par contact direct fonctionnent sur le principe d’échanges de matière et de chaleur entre un gaz et un matériau adsorbant dans des colonnes d’adsorption. Ces colonnes fonctionnent en général en écoulement de gaz seul, dans un lit fixe de matériau adsorbant.Sorption thermal storage devices on an adsorbent material by direct contact operate on the principle of material and heat exchanges between a gas and an adsorbent material in adsorption columns. These columns generally operate in gas flow alone, in a fixed bed of adsorbent material.

Les colonnes utilisées dans ces unités de stockage de chaleur fonctionnent par les principes d’adsorption sur le matériau adsorbant d’une molécule présente dans la phase gazeuse, par exemple de l’eau (H2O) sous forme vapeur dans de l’air, et d’échange thermique entre la phase solide (la zéolithe par exemple) et la phase gazeuse, l’air par exemple. La phase gazeuse fait office de fluide caloporteur.The columns used in these heat storage units operate by the principles of adsorption on the adsorbent material of a molecule present in the gaseous phase, for example water (H 2 O) in vapor form in air , and heat exchange between the solid phase (zeolite for example) and the gaseous phase, air for example. The gaseous phase acts as a heat transfer fluid.

Les unités de stockage de chaleur fonctionnent principalement en quatre temps ou périodes:Heat storage units mainly operate in four stages or periods:

- La première période dite «période de décharge» consiste à générer de la chaleur en mettant en contact direct le fluide caloporteur, par exemple l’air chargé d’humidité, dans une colonne d’adsorption équipée d’un lit fixe de matériau adsorbant, par exemple la zéolithe. L’adsorption de l’humidité dans le matériau adsorbant génère de la chaleur (phénomène exothermique). Cette chaleur est transférée au fluide caloporteur puis transportée vers la zone d’utilisation. La terminologie utilisée «période de décharge» se rapporte à la décharge de chaleur par la zéolithe. Elle correspond à une phase pendant laquelle on génère de la chaleur.- The first period, known as the "discharge period", consists in generating heat by bringing the heat transfer fluid into direct contact, for example air laden with humidity, in an adsorption column equipped with a fixed bed of adsorbent material , for example zeolite. The adsorption of humidity in the adsorbent material generates heat (exothermic phenomenon). This heat is transferred to the heat transfer fluid and then transported to the area of use. The terminology used "discharge period" relates to the heat discharge by the zeolite. It corresponds to a phase during which heat is generated.

- La seconde période dite «première période de pause». Cette phase correspond à la période d’attente entre la phase de décharge et la phase de charge décrite ci-après.- The second period called “first break period”. This phase corresponds to the waiting period between the discharge phase and the charging phase described below.

- La troisième période dite «période de charge» consiste à utiliser de la chaleur fatale, la chaleur fatale étant définie comme une production dechaleurdérivée d'un site de production, qui n'en constitue pas l'objet premier, et qui, de ce fait, n'est habituellement pas utilisée (en d’autres termes, la chaleur fatale constitue de l’énergie disponible à stocker), pour régénérer le lit de matériau adsorbant avant son utilisation pour une autre période de décharge. Dans cette phase, les molécules, préalablement adsorbées pendant la phase de décharge, sont désorbées par le fluide de régénération. Par exemple, les molécules d’eau sont désorbées du matériau adsorbant dans l’air sec utilisé comme fluide de régénération.- The third period, called the "load period", consists of using waste heat, waste heat being defined as a production of heat derived from a production site, which is not its primary purpose, and which, fact, is usually not used (in other words, the waste heat constitutes energy available to be stored), to regenerate the bed of adsorbent material before it is used for another period of discharge. In this phase, the molecules, previously adsorbed during the discharge phase, are desorbed by the regeneration fluid. For example, water molecules are desorbed from the adsorbent material in the dry air used as the regeneration fluid.

- La quatrième période dite «deuxième période de pause» ou «période de stockage» correspond à un temps de stockage de l’énergie thermique.- The fourth period, called the “second pause period” or “storage period” corresponds to a thermal energy storage time.

Les périodes de décharge, pause, charge et stockage peuvent être étalées sur plusieurs minutes, plusieurs heures, voire plusieurs jours ou plusieurs mois s’il s’agit de stockage saisonnier.The discharge, pause, charge and storage periods can be spread over several minutes, several hours, even several days or several months in the case of seasonal storage.

La figure 1 présente un dispositif classique de stockage thermique par sorption composé d’une colonne équipée d’un lit fixe de matériau adsorbant (1), d’une grille support de lit (2) et d’un diffuseur de jet (3). Un tel dispositif est par exemple décrit dans M. Gaeini, H.A. Zondag, C.C.M. Rindt. Effect of kinetics on the thermal performance of a sorption heat storage reactor. Applied Thermal Engineering, 102 (2016). 520–531. Pour les colonnes très hautes, le lit de matériau adsorbant peut être composé de plusieurs sections de lit supportées par plusieurs grilles.Figure 1 shows a conventional sorption thermal storage device consisting of a column equipped with a fixed bed of adsorbent material (1), a bed support grid (2) and a jet diffuser (3) . Such a device is for example described in M. Gaeini, H.A. Zondag, C.C.M. Rindt. Effect of kinetics on the thermal performance of a sorption heat storage reactor. Applied Thermal Engineering, 102 (2016). 520–531. For very tall columns, the bed of adsorbent material can be composed of several bed sections supported by several grids.

Le gaz caloporteur peut être introduit par le haut ou le bas de la colonne. Par exemple, pendant la période de décharge (D), le gaz, par exemple de l’air humide, peut être introduit par une entrée (E/S) par le bas de la colonne (5) à une température entre 15 à 100 degrés Celsius et sort par une sortie (S/E) en haut de la colonne (4) à une température entre 30 et 220 degrés Celsius (voir figure 1) selon la concentration en vapeur d’eau du gaz introduit. Pendant la période de charge ou régénération (R), le fluide de régénération, par exemple de l’air sec, est introduit par une entrée (S/E) en haut de la colonne (4) à une température d’environ 220 degrés Celsius et sort de la colonne par une sortie (E/S) en bas (5). Les durées de cycle de charge, régénération et pause varient en fonction du procédé. Ils peuvent être de plusieurs minutes, plusieurs heures ou plusieurs jours, voire plusieurs mois.The heat transfer gas can be introduced from the top or the bottom of the column. For example, during the discharge period (D), gas, for example moist air, can be introduced through an inlet (E/S) from the bottom of the column (5) at a temperature between 15 to 100 degrees Celsius and exits through an outlet (S/E) at the top of column (4) at a temperature between 30 and 220 degrees Celsius (see Figure 1) depending on the water vapor concentration of the gas introduced. During the charge or regeneration period (R), the regeneration fluid, for example dry air, is introduced through an inlet (S/E) at the top of the column (4) at a temperature of approximately 220 degrees Celsius and exits the column through an output (I/O) at the bottom (5). Charge, regeneration, and pause cycle times vary by process. They can be several minutes, several hours or several days, even several months.

Un mode de réalisation d’un dispositif mobile de stockage thermique par sorption est présenté dans la demande de brevet DE102013106039A1. L’invention décrit un dispositif de stockage thermique par sorption installé sur une remorque de transport utilitaire (un camion). Le dispositif mobile de stockage thermique composé d’un conteneur cylindrique équipé d’un cône au centre. Le lit de matériau adsorbant est chargé dans une zone annulaire entre la paroi du cône central et l’espace annulaire situé entre la paroi du conteneur cylindrique et le lit de matériau adsorbant. L’écoulement du fluide caloporteur se fait de manière radiale dans le lit.An embodiment of a mobile sorption thermal storage device is presented in patent application DE102013106039A1. The invention describes a sorption thermal storage device installed on a utility transport trailer (a truck). The mobile thermal storage device composed of a cylindrical container equipped with a cone in the center. The bed of adsorbent material is loaded into an annular area between the wall of the central cone and the annular space located between the wall of the cylindrical container and the bed of adsorbent material. The flow of the heat transfer fluid takes place radially in the bed.

Afin d’améliorer les performances de l’art antérieur, l’invention concerne un dispositif de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, le dispositif comprenant une enveloppe, de préférence cylindrique. Le dispositif comprend également au moins un volume externe (de préférence un volume annulaire) et au moins un volume central, les volumes externe et central étant compris dans l’enveloppe et étant séparés par au moins un lit du matériau adsorbant. En outre, au moins un premier moyen d’entrée/sortie du fluide est connecté au volume central et au moins un deuxième moyen d’entrée/sortie du fluide est connecté au volume externe. Chaque lit de matériau adsorbant est délimité par un plateau inférieur et par un plateau supérieur. De plus, les plateaux inférieur et supérieur sont solidaires de l’enveloppe et ils sont étanches au fluide.In order to improve the performance of the prior art, the invention relates to a thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material, the device comprising a casing, preferably cylindrical. The device also comprises at least one external volume (preferably an annular volume) and at least one central volume, the external and central volumes being included in the envelope and being separated by at least one bed of adsorbent material. Furthermore, at least one first fluid inlet/outlet means is connected to the central volume and at least one second fluid inlet/outlet means is connected to the outer volume. Each bed of adsorbent material is delimited by a lower plate and by an upper plate. In addition, the lower and upper plates are integral with the casing and they are fluid tight.

L’invention concerne un dispositif de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, le dispositif comprenant une enveloppe, au moins un volume externe et au moins un volume central, lesdits volumes externe et central étant compris dans ladite enveloppe et étant séparés par au moins un lit dudit matériau adsorbant, au moins un premier moyen d’entrée/sortie dudit fluide étant connecté audit au moins un volume central, au moins un deuxième moyen d’entrée/sortie dudit fluide étant connecté audit au moins un volume externe, chaque lit de matériau adsorbant étant délimité par un plateau inférieur et par un plateau supérieur. De plus, lesdits plateaux inférieur et supérieur sont solidaires de ladite enveloppe et lesdits plateaux inférieur et supérieur sont étanches audit fluide.The invention relates to a thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material, the device comprising an envelope, at least one external volume and at least one central volume, the said external and central volumes being included in the said envelope and being separated by at least one bed of said adsorbent material, at least one first inlet/outlet means of said fluid being connected to said at least one central volume, at least one second inlet/outlet means of said fluid being connected to said at least one volume external, each bed of adsorbent material being delimited by a lower plate and by an upper plate. In addition, said lower and upper plates are integral with said casing and said lower and upper plates are sealed to said fluid.

De préférence, le matériau adsorbant comprend au moins une zéolithe.Preferably, the adsorbent material comprises at least one zeolite.

Selon une configuration de l’invention, ladite enveloppe est une enveloppe cylindrique et ledit volume externe est un volume annulaire.According to one configuration of the invention, said envelope is a cylindrical envelope and said external volume is an annular volume.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le lit de matériau adsorbant comprend sur sa périphérie interne et/ou sur sa périphérie externe un moyen de distribution du fluide.According to one embodiment of the invention, the bed of adsorbent material comprises on its internal periphery and/or on its external periphery a means for distributing the fluid.

Préférentiellement, le moyen de distribution du fluide comprend une paroi poreuse ou une paroi comprenant des trous ou des orifices régulièrement répartis.Preferably, the fluid distribution means comprises a porous wall or a wall comprising regularly distributed holes or orifices.

De manière avantageuse, des moyens de dispersion sont positionnés dans le volume externe et/ou dans le volume central.Advantageously, dispersion means are positioned in the external volume and/or in the central volume.

Selon une mise en œuvre avantageuse de l’invention, le dispositif comprend plusieurs lits de matériau adsorbant, lesdits volumes centraux desdits lits de matériau adsorbant étant connectés entre eux.According to an advantageous implementation of the invention, the device comprises several beds of adsorbent material, said central volumes of said beds of adsorbent material being interconnected.

Avantageusement, chacun des deuxièmes moyens d’entrée/sortie de fluide comprend une électrovanne, lesdits deuxièmes moyens d’entrée/sortie de fluide étant connectés à une alimentation commune en fluide.Advantageously, each of the second fluid inlet/outlet means comprises a solenoid valve, said second fluid inlet/outlet means being connected to a common fluid supply.

Selon une variante préférée de l’invention, le dispositif comprend plusieurs étages de stockage, chaque étage de stockage comprenant un volume externe, un volume central et un lit de matériau adsorbant séparant le volume externe et le volume central, de préférence, les étages de stockage étant superposés.According to a preferred variant of the invention, the device comprises several storage stages, each storage stage comprising an external volume, a central volume and a bed of adsorbent material separating the external volume and the central volume, preferably, the stages of storage being stacked.

L’invention concerne également un procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes suivantes:The invention also relates to a process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the following steps are carried out:

- en phase de décharge:- in the discharge phase:

* on fait entrer le fluide chargé en humidité dans un des volumes externe ou central dudit dispositif de stockage selon l’une des caractéristiques précédentes par un des moyens d’entrée/sortie,* the moisture-laden fluid is brought into one of the external or central volumes of said storage device according to one of the preceding characteristics by one of the input/output means,

* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit de matériau adsorbant, sur lequel ledit fluide s’adsorbe en libérant son humidité et en libérant de la chaleur transmise au fluide, avantageusement à une température comprise entre 50 et 300°C, de préférence comprise entre 50 et 250°C, de manière très préférée entre 90 et 220 °C,* the fluid is passed transversely, preferably radially, into the bed of adsorbent material, on which said fluid is adsorbed, releasing its humidity and releasing heat transmitted to the fluid, advantageously at a temperature between 50 and 300° C, preferably between 50 and 250°C, very preferably between 90 and 220°C,

* on fait ressortir ledit fluide chaud et sec du lit de matériau adsorbant par l’autre desdits volumes externe ou central dudit dispositif de stockage;* said hot, dry fluid is brought out of the bed of adsorbent material by the other of said outer or central volumes of said storage device;

* on fait ressortir ledit fluide chaud et sec dudit dispositif de stockage par l’autre desdits moyens d’entrée/sortie.* Said hot, dry fluid is brought out of said storage device by the other of said input/output means.

L’invention concerne aussi un procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes suivantes:The invention also relates to a process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the following steps are carried out:

- en phase de charge ou régénération:- in charging or regeneration phase:

* on fait entrer le fluide, de préférence chaud et sec, dans un des volumes externe ou central dudit dispositif de stockage selon l’une des caractéristiques précédentes par un des moyens d’entrée/sortie,* the fluid, preferably hot and dry, is brought into one of the external or central volumes of said storage device according to one of the preceding characteristics by one of the input/output means,

* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit de matériau adsorbant dans lequel le fluide désorbe l’humidité adsorbée pendant la phase de décharge en stockant la chaleur,* the fluid is passed transversely, preferably radially, in the bed of adsorbent material in which the fluid desorbs the moisture adsorbed during the discharge phase by storing the heat,

* on fait ressortir ledit fluide humide du lit de matériau adsorbant par l’autre desdits volumes externe ou central dudit dispositif de stockage,* said wet fluid is brought out of the bed of adsorbent material by the other of said external or central volumes of said storage device,

* on fait ressortir ledit fluide humide dudit dispositif de stockage par l’autre desdits moyens d’entrée/sortie.* Said wet fluid is brought out of said storage device by the other of said input/output means.

Avantageusement, l’invention concerne un procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes de la phase de décharge précédemment décrites et dans lequel on réalise les étapes de la phase de charge précédemment décrites.Advantageously, the invention relates to a process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the steps of the discharge phase described above are carried out and in which the steps of the charge phase described above are carried out. .

De préférence, on distribue le fluide à travers le lit de matériau adsorbant.Preferably, the fluid is distributed through the bed of adsorbent material.

Selon une mise en œuvre du procédé selon l’invention, on disperse le fluide dans le volume externe et/ou dans le volume central.According to one implementation of the method according to the invention, the fluid is dispersed in the external volume and/or in the central volume.

De préférence, on fait entrer le fluide dans les différents lits de matériaux adsorbants.Preferably, the fluid is introduced into the various beds of adsorbent materials.

Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, le fluide est de l’air et les molécules sont des molécules d’eau.According to a preferred implementation of the invention, the fluid is air and the molecules are water molecules.

Liste des figuresList of Figures

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif et du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.Other characteristics and advantages of the device and of the method according to the invention will appear on reading the following description of non-limiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.

La figure 1 représente une vue en coupe transversale selon l’axe vertical (selon la position de fonctionnement) d’un dispositif de sorption dans une mise en œuvre selon l’art antérieur.FIG. 1 represents a cross-sectional view along the vertical axis (according to the operating position) of a sorption device in an implementation according to the prior art.

La figure 2 représente une vue en coupe transversale selon l’axe vertical d’un premier mode de réalisation du dispositif de sorption selon l’invention.FIG. 2 represents a cross-sectional view along the vertical axis of a first embodiment of the sorption device according to the invention.

La figure 3 représente une vue en coupe transversale selon l’axe vertical d’un deuxième mode de réalisation du dispositif de sorption selon l’invention.FIG. 3 represents a cross-sectional view along the vertical axis of a second embodiment of the sorption device according to the invention.

L’efficacité et les performances des dispositifs de stockage thermique dépendent des caractéristiques des matériaux adsorbants) mis en œuvre, mais également des conditions opératoires et des paramètres de transport dans le lit de matériau adsorbant comme le transfert de matière et de chaleur entre le solide et le fluide caloporteur, la vitesse superficielle du fluide caloporteur, la concentration en vapeur d’eau, les pertes de charge dans le lit, entre autres.The efficiency and performance of thermal storage devices depend on the characteristics of the adsorbent materials) used, but also on the operating conditions and the transport parameters in the bed of adsorbent material such as the transfer of matter and heat between the solid and the heat transfer fluid, the superficial velocity of the heat transfer fluid, the water vapor concentration, the pressure drops in the bed, among others.

Pour atteindre une efficacité optimale du dispositif de stockage thermique, la conception de ce dernier doit assurer, d’une part, la bonne utilisation de la capacité de stockage qu’offre le matériau adsorbant et d’autre part respecter une faible perte de charge, acceptable pour le procédé.To achieve optimum efficiency of the thermal storage device, the design of the latter must ensure, on the one hand, the proper use of the storage capacity offered by the adsorbent material and, on the other hand, respect a low pressure drop, acceptable for the process.

Pour une utilisation optimale de la capacité de stockage du matériau adsorbant qui permet d’assurer une efficacité maximale du dispositif de stockage, en phase de décharge, il est nécessaire d’utiliser des conditions opératoires optimales. Par exemple, avec un fluide qui est de l’air humide, en phase de décharge, il est nécessaire de bien choisir la concentration en humidité dans l’air. Il faut également assurer une vitesse superficielle du fluide caloporteur adaptée pour éviter des limitations de transfert de chaleur et de matière qui pénalisent l’efficacité du dispositif. Une efficacité optimale du dispositif de stockage thermique se traduit par une utilisation optimale de la capacité du matériau adsorbant pour générer l’énergie thermique. L’énergie maximale Etheo, issue de l’adsorption par exemple, de la vapeur d’eau dans la zéolithe, que peut fournir le dispositif peut être estimée par la relation suivante:For optimum use of the storage capacity of the adsorbent material which makes it possible to ensure maximum efficiency of the storage device, in the discharge phase, it is necessary to use optimum operating conditions. For example, with a fluid which is humid air, in the discharge phase, it is necessary to choose the concentration of humidity in the air carefully. It is also necessary to ensure a suitable superficial velocity of the heat transfer fluid to avoid limitations in heat and material transfer which penalize the efficiency of the device. Optimum efficiency of the thermal storage device results in optimum utilization of the capacity of the adsorbent material to generate the thermal energy. The maximum energy E theo , resulting from the adsorption for example of water vapor in the zeolite, that the device can provide can be estimated by the following relationship:

mmad: masse totale du matériau adsorbant dans le dispositif de stockage thermiquemcrazy: total mass of adsorbent material in the thermal storage device

qmol(kgmol/kgmad) : concentration de la molécule adsorbée, par exemple H2O, à Température, Pression d’opération (isotherme)qsoft(kgsoft/kgmad) : concentration of the adsorbed molecule, for example H2O, at Temperature, Operating pressure (isothermal)

ΔHads(J/kgH2O): enthalpie d’adsorptionΔH ads (J/kg H2O ): adsorption enthalpy

Pour caractériser les performances du dispositif de stockage thermique, l’efficacité η du dispositif est définie commele ratio entre l’énergie thermique en sortie du dispositif Edispositifet l’énergie théorique Ethéodéfinie précédemment.To characterize the performance of the thermal storage device, the efficiency η of the device is defined as the ratio between the thermal energy at the output of the device E device and the theoretical energy E theo defined previously.

De manière générale, il a été observé, de manière surprenante par la demanderesse, que l’efficacité du dispositif de stockage en phase de décharge est nettement meilleure lorsque le temps de contact est court. Le temps de contact est défini comme le rapport entre la hauteur ou la longueur du lit de matériau adsorbant L, définie comme la longueur du lit dans la direction du flux de fluide à travers le lit, sur la vitesse superficielle du fluide VSG, la vitesse superficielle du fluide étant définie comme le rapport entre le débit volumique et la surface débitante du lit.In general, it has been observed, surprisingly by the applicant, that the efficiency of the storage device in the discharge phase is markedly better when the contact time is short. The contact time is defined as the ratio of the height or length of the bed of adsorbent material L, defined as the length of the bed in the direction of fluid flow through the bed, to the superficial fluid velocity V SG , the superficial velocity of the fluid being defined as the ratio between the volume flow and the flowing surface of the bed.

La valeur du temps de contact optimal pour un dispositif de stockage donné, dépend des conditions opératoires, mais également de la durée de la période de décharge.The value of the optimal contact time for a given storage device depends on the operating conditions, but also on the duration of the discharge period.

Pour améliorer l’efficacité du système, l’invention concerne un dispositif de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant. Le fluide sert de fluide caloporteur et peut être par exemple un gaz, comme de l’air. Le fluide comprend des molécules qui vont pouvoir s’adsorber sur le matériau adsorbant puis se désorber du matériau adsorbant. Ces molécules peuvent notamment être des molécules d’eau, sous forme par exemple de vapeur d’eau contenue dans le fluide, notamment dans l’air. Le matériau adsorbant peut alors être un matériau mésoporeux hydrophile tel que le gel de silice ou l’alumine activée (L'alumine activée est un oxyde d'aluminium très poreux, de surface spécifique supérieure à 200 m²/g, de préférence supérieure à 300 m²/g), ou un matériau microporeux de type zéolithe ou apparenté.To improve the efficiency of the system, the invention relates to a thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material. The fluid serves as a heat transfer fluid and can be, for example, a gas, such as air. The fluid includes molecules that will be able to adsorb on the adsorbent material and then desorb from the adsorbent material. These molecules can in particular be water molecules, in the form for example of water vapor contained in the fluid, in particular in the air. The adsorbent material can then be a hydrophilic mesoporous material such as silica gel or activated alumina (activated alumina is a very porous aluminum oxide, with a specific surface area greater than 200 m²/g, preferably greater than 300 m²/g), or a microporous material of the zeolite or related type.

Par mésoporeux, on entend des matériaux dont les diamètres de pore sont compris entre 2 et 50nm. Par microporeux, on entend des matériaux dont les diamètres de pore sont inférieurs à 2 nm. Les matériaux microporeux préférés dans le cadre de l’invention sont les aluminosilicates tels que par exemple les zéolithes de type structural LTA, FAU ou EMC-2 (de structure EMT), mais aussi les aluminophosphates, désignés AlPO, tel que par exemple AlPO-18 de type structural AEI ou l’AlPO-LTA de type structural LTA , les silico-aluminophosphates, désignés SAPO, tel que par exemple SAPO-34 de type structural CHA, ainsi que les MOF (Metal Organic Framework) tels que UIO-66, MIL-101, HKUST.By mesoporous, we mean materials whose pore diameters are between 2 and 50 nm. By microporous, we mean materials whose pore diameters are less than 2 nm. The preferred microporous materials in the context of the invention are aluminosilicates such as for example zeolites with structural type LTA, FAU or EMC-2 (with EMT structure), but also aluminophosphates, designated AlPO, such as for example AlPO- 18 of structural type AEI or AlPO-LTA of structural type LTA, silico-aluminophosphates, designated SAPO, such as for example SAPO-34 of structural type CHA, as well as MOFs (Metal Organic Framework) such as UIO-66 , MIL-101, HKUST.

Les types de structures LTA, FAU, EMT, AEI et CHA correspondent aux codes de type structural de zéolithes définis par l’IZA (International Zeolite Association).The structural types LTA, FAU, EMT, AEI and CHA correspond to the structural type codes of zeolites defined by the IZA (International Zeolite Association).

Lors de l’adsorption des molécules contenues dans le fluide sur le matériau adsorbant, de la chaleur est générée, le phénomène d’adsorption étant un phénomène exothermique. Cette chaleur peut alors être récupérée en utilisant le fluide comme fluide caloporteur pour son transport.During the adsorption of the molecules contained in the fluid on the adsorbent material, heat is generated, the phenomenon of adsorption being an exothermic phenomenon. This heat can then be recovered by using the fluid as a heat transfer fluid for its transport.

Lors de la désorption des molécules fixées sur le matériau adsorbant dans le fluide, la température du fluide est réduite car la désorption est endothermique. La chaleur issue du fluide est donc stockée par les molécules dans le fluide, en vue d’une future adsorption qui permettra de générer la chaleur au moment voulu.During the desorption of the molecules fixed on the adsorbent material in the fluid, the temperature of the fluid is reduced because the desorption is endothermic. The heat from the fluid is therefore stored by the molecules in the fluid, with a view to future adsorption which will allow the heat to be generated at the desired time.

Le dispositif comprend une enveloppe, au moins un volume externe et au moins un volume central. Ces volumes sont mis en place dans l’enveloppe et sont séparés par au moins un lit de matériau adsorbant. De plus, chaque lit de matériau adsorbant est délimité par un plateau inférieur et un plateau supérieur, ces plateaux étant solidaires de l’enveloppe et étanches (par étanche, on entend imperméable) au fluide. Le volume externe est ainsi délimité par les plateaux supérieurs et inférieurs ainsi que par l’enveloppe et la surface externe du lit de matériau adsorbant. Le volume central est délimité par les plateaux inférieur et supérieur et par la surface interne du lit de matériau adsorbant. Ainsi, le passage du fluide à travers le lit de matériau adsorbant depuis l’un des deux volumes externe ou central vers l’autre de ces volumes, se fait de manière transversale. Par transversale, on entend dans une direction perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à l’axe principal de l’enveloppe, cet axe étant par exemple vertical. De préférence, le passage de fluide peut se faire radialement.The device includes an envelope, at least one outer volume and at least one central volume. These volumes are placed in the envelope and are separated by at least one bed of adsorbent material. In addition, each bed of adsorbent material is delimited by a lower plate and an upper plate, these plates being integral with the casing and impermeable (by impermeable is meant impermeable) to the fluid. The external volume is thus delimited by the upper and lower plates as well as by the envelope and the external surface of the bed of adsorbent material. The central volume is delimited by the lower and upper plates and by the internal surface of the bed of adsorbent material. Thus, the passage of the fluid through the bed of adsorbent material from one of the two external or central volumes to the other of these volumes is done transversely. By transverse is meant in a direction perpendicular or substantially perpendicular to the main axis of the envelope, this axis being for example vertical. Preferably, the passage of fluid can take place radially.

Par la liaison rigide des plateaux sur l’enveloppe, le poids du ou des lits de matériau adsorbant est repris par l’enveloppe, ce qui simplifie la conception d’ensemble en évitant de devoir implanter des systèmes dans l’enveloppe pour la reprise de ces efforts.By the rigid connection of the plates on the envelope, the weight of the bed or beds of adsorbent material is taken up by the envelope, which simplifies the overall design by avoiding having to install systems in the envelope for the recovery of these efforts.

Par ailleurs, au moins un premier moyen d’entrée/sortie est connecté à au moins un volume central et au moins un deuxième moyen d’entrée/sortie est connecté à au moins un volume externe. Ainsi, on peut faire entrer le fluide par l’un de ces moyens d’entrée/sortie et le faire ressortir par l’autre, l’écoulement de fluide se faisant depuis l’un de ces moyens d’entrée/sortie vers l’autre moyen d’entrée/sortie.Furthermore, at least one first input/output means is connected to at least one central volume and at least one second input/output means is connected to at least one external volume. Thus, the fluid can be brought in by one of these inlet/outlet means and brought out by the other, the flow of fluid taking place from one of these inlet/outlet means towards the other means of entry/exit.

De préférence, le matériau adsorbant peut comprendre de la zéolithe, c’est-à-dire au moins une zéolithe. L’utilisation de la zéolithe permet la réalisation de matériau adsorbant de différentes formes, par exemple, sous forme de poudre, de granulés ou d’extrudés. De plus, la zéolithe est particulièrement adaptée pour l’adsorption des molécules d’eau. En outre, l’utilisation de la zéolithe permet une chaleur d’adsorption plus élevée que des matériaux mésoporeux comme le gel de silice et la zéolithe est moins chère que d’autres matériaux microporeux comme SAPO ou AIPO.Preferably, the adsorbent material may comprise zeolite, that is to say at least one zeolite. The use of zeolite allows the production of adsorbent material in different forms, for example, in the form of powder, granules or extrudates. In addition, zeolite is particularly suitable for the adsorption of water molecules. Also, the use of zeolite allows higher heat of adsorption than mesoporous materials like silica gel and zeolite is cheaper than other microporous materials like SAPO or AIPO.

Selon un arrangement préféré de l’invention, l’enveloppe peut être une enveloppe cylindrique et le volume externe peut être un volume annulaire. De plus, le lit de matériau adsorbant peut avoir une forme annulaire. Le volume central, par exemple de forme cylindrique, le lit de matériau adsorbant annulaire, le volume externe annulaire et l’enveloppe cylindrique sont de préférence coaxiaux. Ainsi, le fluide est équitablement réparti dans les volumes et dans le lit de matériau adsorbant, en évitant la création de chemin privilégié d’écoulement du fluide qui serait néfaste au rendement du système. Dans cette configuration, l’écoulement du fluide dans le lit de matériau adsorbant est radial ou sensiblement radial.According to a preferred arrangement of the invention, the envelope can be a cylindrical envelope and the external volume can be an annular volume. In addition, the bed of adsorbent material can have an annular shape. The central volume, for example of cylindrical shape, the bed of annular adsorbent material, the annular external volume and the cylindrical envelope are preferably coaxial. Thus, the fluid is evenly distributed in the volumes and in the bed of adsorbent material, avoiding the creation of a privileged fluid flow path which would be detrimental to the performance of the system. In this configuration, the flow of the fluid in the bed of adsorbent material is radial or substantially radial.

De préférence, l’axe de l’enveloppe cylindrique est vertical. Ainsi, le poids du matériau adsorbant est repris par les plateaux et, du fait de la présence d’une liaison rigide entre les plateaux et l’enveloppe, par l’enveloppe.Preferably, the axis of the cylindrical envelope is vertical. Thus, the weight of the adsorbent material is taken up by the plates and, due to the presence of a rigid connection between the plates and the envelope, by the envelope.

Avantageusement, le lit de matériau adsorbant peut comprendre sur sa périphérie interne et/ou sur sa périphérie externe un moyen de distribution de fluide. De ce fait, la distribution du fluide dans le lit de matériau adsorbant est améliorée et ainsi les performances du dispositif sont accrues. De plus, ces moyens de distribution peuvent servir de parois permettant le maintien en position du lit, notamment lorsque l’enveloppe est positionnée de manière sensiblement verticale. Ces moyens de distribution sont de préférence juxtaposés au lit de matériau adsorbant, à la jonction entre le lit et le volume externe ou annulaire.Advantageously, the bed of adsorbent material may comprise on its internal periphery and/or on its external periphery a fluid distribution means. As a result, the distribution of the fluid in the bed of adsorbent material is improved and thus the performance of the device is increased. In addition, these distribution means can serve as walls allowing the bed to be held in position, in particular when the envelope is positioned substantially vertically. These distribution means are preferably juxtaposed to the bed of adsorbent material, at the junction between the bed and the external or annular volume.

Selon la mise en œuvre dans laquelle l’enveloppe est cylindrique, le volume externe est annulaire et le lit de matériau adsorbant est annulaire, les moyens de distribution positionnés à la périphérie interne et/ou externe du lit, peuvent être de forme annulaire ou cylindrique.According to the implementation in which the envelope is cylindrical, the external volume is annular and the bed of adsorbent material is annular, the distribution means positioned at the internal and/or external periphery of the bed, can be of annular or cylindrical shape. .

De manière préférée, le moyen de distribution du fluide peut comprendre une paroi poreuse ou une paroi comprenant des trous ou des orifices régulièrement répartis. Ainsi, le moyen de distribution est réalisé facilement et la répartition du fluide dans le lit est homogène. L’utilisation de parois pour le moyen de distribution est également adaptée pour retenir latéralement en position les matériaux adsorbants du lit et éviter leur fuite. Lorsque l’enveloppe et le lit sont positionnés à l’axe vertical ou sensiblement vertical, une paroi de faible épaisseur suffit à maintenir le lit radialement en position, ce qui permet de réduire le poids de l’ensemble, son coût et de gagner en efficacité sur le dispositif et le procédé associé.Preferably, the fluid distribution means may comprise a porous wall or a wall comprising regularly distributed holes or orifices. Thus, the distribution means is made easily and the distribution of the fluid in the bed is homogeneous. The use of walls for the distribution means is also suitable for retaining the adsorbent materials of the bed laterally in position and preventing their escape. When the casing and the bed are positioned on the vertical or substantially vertical axis, a thin wall suffices to hold the bed radially in position, which makes it possible to reduce the weight of the assembly, its cost and to gain in efficiency on the device and the associated method.

De manière avantageuse, des moyens de dispersion peuvent être positionnés dans le volume externe et/ou dans le volume central. De ce fait, le fluide est réparti de manière homogène dans le volume externe et/ou dans le volume central, ce qui permet d’améliorer le rendement du dispositif et du procédé associé.Advantageously, dispersion means can be positioned in the external volume and/or in the central volume. As a result, the fluid is distributed homogeneously in the external volume and/or in the central volume, which makes it possible to improve the efficiency of the device and of the associated method.

Par exemple, ces moyens de dispersion peuvent être constitués de parois poreuses ou munies d’orifices de manière à disperser équitablement le fluide dans les volumes concernés.For example, these dispersion means may consist of porous walls or provided with orifices so as to disperse the fluid evenly in the volumes concerned.

Selon une variante de l’invention, le dispositif peut comprendre plusieurs lits de matériau adsorbant, séparés par des plateaux étanches au fluide. Plusieurs volumes externes et centraux peuvent alors être utilisés. Ainsi, le dispositif peut comprendre plusieurs étages de stockage, chaque étage de stockage comprenant un volume externe (par exemple un volume annulaire délimité par l’enveloppe de préférence cylindrique), un volume central, par exemple cylindrique, et un lit de matériau adsorbant, le lit de matériau adsorbant séparant le volume externe et le volume central de l’étage de stockage.According to a variant of the invention, the device can comprise several beds of adsorbent material, separated by fluid-tight plates. Several external and central volumes can then be used. Thus, the device can comprise several storage stages, each storage stage comprising an external volume (for example an annular volume delimited by the preferably cylindrical casing), a central volume, for example cylindrical, and a bed of adsorbent material, the bed of adsorbent material separating the external volume and the central volume of the storage stage.

De ce fait, dans chaque étage de stockage, le passage du fluide dans le lit se fait radialement. Le dispositif comprend plusieurs lits de matériau adsorbant, plusieurs volumes externes et plusieurs volumes centraux, le nombre de lits étant identique au nombre de volume externe, lui-même identique au nombre de volumes centraux. Les volumes centraux peuvent être connectés entre eux formant un volume global central. Cette configuration permet une grande flexibilité puisque le nombre d’étages peut être adapté et la conception de chaque étage peut être optimisée en fonction des paramètres de fonctionnement.Therefore, in each storage stage, the passage of the fluid in the bed takes place radially. The device comprises several beds of adsorbent material, several external volumes and several central volumes, the number of beds being identical to the number of external volumes, itself identical to the number of central volumes. The central volumes can be connected together forming a central overall volume. This configuration allows great flexibility since the number of stages can be adapted and the design of each stage can be optimized according to the operating parameters.

On peut aussi choisir le matériau adsorbant en fonction des températures et du taux de concentration des molécules dans le fluide, ce qui permet encore d’améliorer le rendement du système. Ainsi, chaque étage de stockage peut comprendre un matériau adsorbant de caractéristique différente (choix du matériau, taille des particules, forme etc…). Cette configuration permet donc une grande flexibilité du dispositif et du procédé associé.It is also possible to choose the adsorbent material according to the temperatures and the concentration rate of the molecules in the fluid, which further improves the efficiency of the system. Thus, each storage stage can include an adsorbent material with a different characteristic (choice of material, particle size, shape, etc.). This configuration therefore allows great flexibility of the device and of the associated method.

Selon une mise en œuvre particulière de l’invention, les volumes centraux des différents lits de matériau adsorbant peuvent être connectés entre eux. Cela permet de simplifier le système, tout en maintenant l’efficacité du système.According to a particular implementation of the invention, the central volumes of the different beds of adsorbent material can be connected to each other. This simplifies the system, while maintaining system efficiency.

De préférence, les différents étages de stockage peuvent être superposés, notamment superposés verticalement. Cela est particulièrement avantageux lorsque l’axe de l’enveloppe est vertical. Les lits de matériaux adsorbants peuvent alors être positionnés les uns-au-dessus des autres, les volumes externes peuvent être positionnés les uns au-dessus des autres et les volumes centraux peuvent être positionnés les uns au-dessus des autres. De plus des plateaux étanches peuvent être mis en place pour séparer les lits et les volumes centraux ou les volumes externes. Par exemple, des plateaux étanches peuvent séparer un lit inférieur et un lit supérieur, le lit inférieur et le lit supérieur étant en contact avec le plateau de séparation étanche. Le même plateau peut également séparer le volume externe supérieur et le volume externe intérieur, les volumes externes supérieur et inférieur étant délimité par le plateau de séparation et ces volumes étant respectivement liés au lit supérieur et au lit inférieur. Ainsi, le dispositif dispose de plusieurs étages de stockage dont les fonctionnements sont indépendants les uns des autres. La superposition des étages permet un gain de place et donc une réduction de l’encombrement tout en limitant le nombre d’équipements d’interface.Preferably, the different storage stages can be superposed, in particular superposed vertically. This is particularly advantageous when the axis of the envelope is vertical. The beds of adsorbent materials can then be positioned one above the other, the external volumes can be positioned one above the other and the central volumes can be positioned one above the other. In addition, watertight trays can be put in place to separate the beds and the central volumes or the external volumes. For example, sealed plates can separate a lower bed and an upper bed, the lower bed and the upper bed being in contact with the sealed separation plate. The same plate can also separate the upper outer volume and the inner outer volume, the upper and lower outer volumes being delimited by the separation plate and these volumes being respectively linked to the upper bed and to the lower bed. Thus, the device has several storage stages whose operations are independent of each other. Stacking the floors saves space and therefore reduces the size while limiting the number of interface devices.

De manière avantageuse, chacun des deuxièmes moyens d’entrée/sortie de fluide connecté à chacun des volumes externes peut comprendre une vanne ou une électrovanne, lesdits deuxièmes moyens d’entrée/sortie étant connectés à une alimentation commune en fluide. En effet, les vannes permettent l’ouverture ou la fermeture autorisant ou empêchant le passage du fluide dans les différents volumes externes. Le contrôle de ces ouvertures, notamment par des électrovannes, permet de passer dans chacun des lits dans une durée optimale. La commande de ces électrovannes peut également permettre de faire passer le fluide dans chaque lit à des conditions optimales de température, chacun des lits pouvant être configurés pour avoir une température de fonctionnement optimale différente. Les performances du dispositif et du procédé peuvent ainsi être accrues.Advantageously, each of the second fluid inlet/outlet means connected to each of the external volumes can comprise a valve or a solenoid valve, said second inlet/outlet means being connected to a common fluid supply. Indeed, the valves allow the opening or the closing authorizing or preventing the passage of the fluid in the various external volumes. The control of these openings, in particular by solenoid valves, makes it possible to pass through each of the beds in an optimal time. The control of these solenoid valves can also make it possible to cause the fluid to pass through each bed at optimum temperature conditions, each of the beds being able to be configured to have a different optimum operating temperature. The performance of the device and of the method can thus be increased.

L’invention concerne aussi un procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant.The invention also relates to a process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material.

Dans ce procédé, lors de la décharge, on peut réaliser les étapes suivantes:In this process, during the discharge, the following steps can be carried out:

* on fait entrer le fluide chargé en molécules à adsorber (par exemple de l’air chargé en vapeur d’eau) dans un des volumes externe (par exemple annulaire) ou central du dispositif de stockage selon l’une des caractéristiques précédentes par un des moyens d’entrée/sortie,* the fluid laden with molecules to be adsorbed (for example air laden with water vapor) is introduced into one of the external (for example annular) or central volumes of the storage device according to one of the preceding characteristics by a input/output means,

* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit de matériau adsorbant, sur lequel le fluide s’adsorbe en libérant les molécules à adsorber sur le matériau adsorbant (par exemple, l’humidité de l’air est adsorbée sur le matériau adsorbant) et en libérant de la chaleur transmise au fluide, avantageusement à une température comprise entre 50 et 300°C, de préférence comprise entre 50 et 250°C, de manière très préférée entre 90 et 220 °C,* the fluid is passed transversely, preferably radially, in the bed of adsorbent material, on which the fluid is adsorbed by releasing the molecules to be adsorbed on the adsorbent material (for example, the humidity of the air is adsorbed on the adsorbent material) and by releasing heat transmitted to the fluid, advantageously at a temperature between 50 and 300°C, preferably between 50 and 250°C, very preferably between 90 and 220°C,

* on fait ressortir le fluide chaud et sec du lit de matériau adsorbant par l’autre des volumes externe (par exemple annulaire) ou central du dispositif de stockage;* the hot and dry fluid is brought out of the bed of adsorbent material by the other of the external (for example annular) or central volumes of the storage device;

* on fait ressortir le fluide chaud et déchargé en molécules à adsorber (par exemple de l’air chaud et sec) du dispositif de stockage par l’autre des moyens d’entrée/sortie.* the hot fluid discharged in molecules to be adsorbed (for example hot and dry air) is brought out of the storage device by the other of the inlet/outlet means.

En passant transversalement, de préférence radialement, dans le lit de matériau adsorbant, le temps de passage de fluide dans le lit de matériau adsorbant est réduit par rapport au temps de passage du fluide dans le lit selon le dispositif connu de l’art antérieur, tel qu’à la figure 1. Le temps de passage réduit permet d’éviter une augmentation de la température du lit de matériau adsorbant, réduisant ainsi sa capacité d’adsorption, ce qui correspondrait à de la chaleur perdue et donc à une perte de rendement du dispositif. Au contraire, en assurant un temps de passage réduit, la chaleur générée par l’adsorption est principalement transmise au fluide et peut alors être récupérée de manière efficace. De plus, en assurant la sortie par le volume central, les pertes d’énergie par l’enveloppe sont encore réduites, ce qui permet d’améliorer les performances du dispositif.By passing transversely, preferably radially, in the bed of adsorbent material, the passage time of the fluid in the bed of adsorbent material is reduced compared to the passage time of the fluid in the bed according to the known device of the prior art, as in Figure 1. The reduced passage time makes it possible to avoid an increase in the temperature of the bed of adsorbent material, thus reducing its adsorption capacity, which would correspond to waste heat and therefore to a loss of device performance. On the contrary, by ensuring a reduced residence time, the heat generated by the adsorption is mainly transmitted to the fluid and can then be efficiently recovered. In addition, by ensuring the exit through the central volume, the energy losses through the envelope are further reduced, which improves the performance of the device.

Dans ce procédé, lors de la charge, on peut réaliser les étapes suivantes:In this process, during charging, the following steps can be carried out:

* on fait entrer le fluide, de préférence de l’air chaud et sec, dans un des volumes externe (par exemple annulaire) ou central du dispositif de stockage selon l’une caractéristiques précédentes, par un des moyens d’entrée/sortie du dispositif de stockage,* the fluid, preferably hot and dry air, is introduced into one of the outer (for example annular) or central volumes of the storage device according to one of the preceding characteristics, by one of the inlet/outlet means of the storage device,

* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit de matériau adsorbant dans lequel le fluide désorbe les molécules qui se sont fixées sur le matériau adsorbant lors de la phase de décharge (par exemple, l’humidité adsorbée pendant la phase de décharge). De ce fait, de la chaleur est stockée (sous forme de chaleur sensible et d’enthalpie de sorption) et pourra être réutilisée lors de la phase de décharge le moment voulu. Par chaleur sensible, on entend la quantité dechaleurqui est échangée, sanstransition de phasephysique, entre plusieurs corps formant un système isolé. Elle est qualifiée de «sensible» car letransfert thermiquesans changement dephasechange latempératuredu corps, effet. La chaleur sensible s'oppose donc à la «chaleur latente», qui, elle, est absorbée lors d'un changement de phase, sans changement de température.* the fluid is passed transversely, preferably radially, in the bed of adsorbent material in which the fluid desorbs the molecules which are fixed on the adsorbent material during the discharge phase (for example, the humidity adsorbed during the phase discharge). As a result, heat is stored (in the form of sensible heat and sorption enthalpy) and can be reused during the discharge phase when desired. By sensible heat is meant the quantity of heat which is exchanged, without physical phase transition, between several bodies forming an isolated system. It is qualified as “sensitive” because the thermal transfer without phase change changes the temperature of the body, effect. Sensible heat is therefore opposed to "latent heat", which is absorbed during a phase change, without a change in temperature.

* on fait ressortir le fluide comprenant les molécules désorbées du lit de matériau adsorbant par l’autre desdits volumes externe (de préférence annulaire) ou central du dispositif de stockage,* the fluid comprising the molecules desorbed from the bed of adsorbent material is brought out by the other of said external (preferably annular) or central volumes of the storage device,

* on fait ressortir le fluide comprenant les molécules désorbées du dispositif de stockage par l’autre des moyens d’entrée/sortie.* the fluid comprising the molecules desorbed from the storage device is brought out by the other of the input/output means.

En passant transversalement, de préférence radialement, dans le lit de matériau adsorbant, le temps de passage de fluide dans le lit de matériau adsorbant est réduit par rapport au temps de passage du fluide dans le lit selon le dispositif connu de l’art antérieur, tel qu’à la figure 1. Le temps de passage réduit permet d’éviter une réduction importante de la température du lit de matériau adsorbant. De plus, ce procédé permet d’utiliser un dispositif tel que décrit précédemment de manière réversible, le même dispositif pouvant servir à la phase de décharge et à la phase de charge. De plus, en assurant l’entrée du fluide chaud et sec par le volume central, les pertes d’énergie par l’enveloppe sont encore réduites, ce qui permet d’améliorer les performances du dispositif.By passing transversely, preferably radially, in the bed of adsorbent material, the passage time of the fluid in the bed of adsorbent material is reduced compared to the passage time of the fluid in the bed according to the known device of the prior art, as in FIG. 1. The reduced passage time makes it possible to avoid a significant reduction in the temperature of the bed of adsorbent material. In addition, this method makes it possible to use a device as described above in a reversible manner, the same device being able to be used for the discharging phase and for the charging phase. In addition, by ensuring the entry of the hot and dry fluid through the central volume, the energy losses through the envelope are further reduced, which improves the performance of the device.

Avantageusement, l’invention peut concerner un procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant dans lequel on réalise les étapes décrites précédemment lors de la phase de décharge et dans lequel on réalise les étapes décrites précédemment lors de la phase de charge. Ainsi, les effets avantageux obtenus lors de la charge et lors de la charge sont combinés, ce qui permet encore d’améliorer les performances du procédé.Advantageously, the invention may relate to a process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material in which the steps described above are carried out during the discharge phase and in which the steps described above are carried out during the phase dump. Thus, the advantageous effects obtained during charging and during charging are combined, which further improves the performance of the process.

Selon une variante préférée du procédé selon l’invention, on peut distribuer le fluide à travers le lit de matériau adsorbant, par exemple en utilisant les moyens de distribution du dispositif décrit précédemment. De ce fait, le fluide est réparti de manière homogène dans le lit, ce qui permet d’améliorer les performances.According to a preferred variant of the method according to the invention, the fluid can be distributed through the bed of adsorbent material, for example by using the distribution means of the device described above. As a result, the fluid is evenly distributed in the bed, which improves performance.

De manière avantageuse, on peut disperser le fluide dans le volume externe et/ou dans le volume central. Ainsi, le fluide est réparti de manière homogène dans le volume externe et/ou dans le volume central, ce qui permet d’améliorer le rendement du procédé. Pour se faire, on peut utiliser les moyens de dispersion décrits précédemment.Advantageously, the fluid can be dispersed in the external volume and/or in the central volume. Thus, the fluid is evenly distributed in the external volume and/or in the central volume, which makes it possible to improve the yield of the process. To do this, the dispersion means described above can be used.

Selon un mode de réalisation préféré de l’invention, on peut faire entrer le fluide dans les différents lits de matériaux adsorbants, par exemple successivement ou simultanément. En agissant de manière successive (ou par décalage de démarrage/arrêt de passage dans chacun des lits), on peut concevoir chacun des lits de manière optimale pour des configurations de vitesse de passage, de température et/ou de taux de concentration en molécules du fluide. Les lits étant séparés entre eux par des plateaux étanches au fluide, le fluide ne peut pas passer de manière longitudinale (verticale ascendante ou descendante par exemple) dans un lit adjacent par le plateau positionné à la jonction. Cela permet d’optimiser encore le rendement du procédé.According to a preferred embodiment of the invention, the fluid can enter the different beds of adsorbent materials, for example successively or simultaneously. By acting successively (or by staggering the start/stop of passage through each of the beds), each of the beds can be designed optimally for configurations of passage speed, temperature and/or concentration rate of molecules of the fluid. Since the beds are separated from each other by fluid-tight plates, the fluid cannot pass longitudinally (vertically ascending or descending, for example) into an adjacent bed via the plate positioned at the junction. This further optimizes the yield of the process.

En agissant simultanément, on peut utiliser les lits en parallèle, ce qui permet de récupérer la chaleur stockée de manière beaucoup plus rapide.By acting simultaneously, the beds can be used in parallel, which allows the stored heat to be recovered much more quickly.

La figure 2 illustre, de manière schématique et non limitative, un premier mode de réalisation du dispositif selon l’invention.Figure 2 illustrates, schematically and without limitation, a first embodiment of the device according to the invention.

Ce dispositif comprend une enveloppe cylindrique 13. A l’intérieur de cette enveloppe cylindrique 13, est mis en place un lit 14 de matériau adsorbant 9. Ce lit de matériau adsorbant est supporté par un plateau inférieur 12, reprenant notamment le poids du lit14 de matériau adsorbant 9. L’enveloppe cylindrique est placée à l’axe vertical ou sensiblement vertical. Au-dessus du lit 14 de matériau adsorbant 9, un plateau 11 sert à délimiter le lit en sa partie supérieure. Les plateaux inférieur 12 et supérieur 11 sont étanches au fluide. Ainsi, ils servent de guidage et imposant un chemin d’écoulement du fluide.This device comprises a cylindrical casing 13. Inside this cylindrical casing 13, is placed a bed 14 of adsorbent material 9. This bed of adsorbent material is supported by a lower plate 12, including the weight of the bed14 of adsorbent material 9. The cylindrical envelope is placed on the vertical or substantially vertical axis. Above the bed 14 of adsorbent material 9, a plate 11 serves to delimit the bed in its upper part. The lower 12 and upper 11 plates are fluid tight. Thus, they serve as a guide and impose a fluid flow path.

Le lit 14 de matériau adsorbant 9, de forme annulaire de largeur L, est délimité également par des moyens de distribution 8 positionnés de part et d’autre des périphéries interne et externe du lit 14 de matériau adsorbant 9, les moyens de distribution étant juxtaposés au lit 14. Ainsi, un premier moyen de distribution 8 est positionné sur la surface cylindrique externe du lit 14 de matériau adsorbant 9 et un deuxième moyen de distribution 8 est positionné sur la surface cylindrique interne du lit 14 de matériau adsorbant 9. Ces moyens de distribution s’étendent sur toute la longueur, dans le sens axial, du lit 14 de matériau adsorbant 9 de manière à répartir le fluide de manière homogène sur toute la longueur du lit 14 de matériau adsorbant 9.The bed 14 of adsorbent material 9, of annular shape of width L, is also delimited by distribution means 8 positioned on either side of the internal and external peripheries of the bed 14 of adsorbent material 9, the distribution means being juxtaposed to the bed 14. Thus, a first distribution means 8 is positioned on the external cylindrical surface of the bed 14 of adsorbent material 9 and a second distribution means 8 is positioned on the internal cylindrical surface of the bed 14 of adsorbent material 9. These means distribution extend over the entire length, in the axial direction, of the bed 14 of adsorbent material 9 so as to distribute the fluid homogeneously over the entire length of the bed 14 of adsorbent material 9.

Le lit 14 de matériau adsorbant 9 sépare un volume central 15, de forme cylindrique, et un volume externe 10 de forme annulaire. Le volume externe annulaire est compris entre l’enveloppe 13 et le moyen de distribution externe 8 (positionné à la jonction entre le volume externe annulaire 10 et le lit 14 de matériau adsorbant 9). Il est délimité également par le plateau supérieur 11 et par le plateau inférieur 12, le plateau inférieur 12 comprenant un moyen de passage 7 permettant au fluide qui arrive dans l’enveloppe 13 par le moyen d’entrée/sortie 6 d’atteindre le volume externe 10 (ou de permettre sa sortie du volume externe 10). Le volume central 15 est délimité par le moyen de distribution interne 8 positionné sur la surface interne du lit 14 de matériau adsorbant 9. Il est également délimité par le plateau inférieur 12 et par le plateau supérieur 11. Le plateau supérieur 11 dispose d’un moyen de passage de diamètre di, sensiblement égal au diamètre interne du moyen de distribution interne 8 de manière à permettre le passage du fluide arrivant du volume central 15 vers le moyen d’entrée sortie 12 (ou l’inverse). Ainsi, pour se déplacer d’un des moyens d’entrée/sortie 6/12 vers l’autre des moyens d’entrée/sortie 12/6, le fluide est obligé de passer dans l’un des volumes externe 10 ou central 15, puis par le lit 14 de matériau adsorbant 9 et enfin par l’autre des volumes externe 10 ou central 15, les plateaux étanches guidant ainsi le fluide. Le passage de fluide dans le lit 14 de matériau adsorbant 9 est donc sensiblement radial.The bed 14 of adsorbent material 9 separates a central volume 15, of cylindrical shape, and an outer volume 10 of annular shape. The annular external volume is comprised between the casing 13 and the external distribution means 8 (positioned at the junction between the annular external volume 10 and the bed 14 of adsorbent material 9). It is also delimited by the upper plate 11 and by the lower plate 12, the lower plate 12 comprising a passage means 7 allowing the fluid which arrives in the casing 13 by the inlet/outlet means 6 to reach the volume external volume 10 (or to allow its output from external volume 10). The central volume 15 is delimited by the internal distribution means 8 positioned on the internal surface of the bed 14 of adsorbent material 9. It is also delimited by the lower plate 12 and by the upper plate 11. The upper plate 11 has a passage means of diameter d i , substantially equal to the internal diameter of the internal distribution means 8 so as to allow the passage of the fluid arriving from the central volume 15 towards the inlet-outlet means 12 (or vice versa). Thus, to move from one of the input/output means 6/12 to the other of the input/output means 12/6, the fluid is forced to pass through one of the external 10 or central 15 volumes. , then through the bed 14 of adsorbent material 9 and finally through the other of the outer 10 or central 15 volumes, the sealed plates thus guiding the fluid. The passage of fluid in the bed 14 of adsorbent material 9 is therefore substantially radial.

L’enveloppe 13, les moyens de distribution 8, le lit 14 de matériau adsorbant 9 sont coaxiaux, d’axe vertical ou sensiblement vertical. Les moyens d’entrée/sortie 6 et 12 sont positionnés sur l’axe de l’enveloppe mais pourraient, sans sortir du cadre de l’invention, être positionnée ailleurs, par exemple, positionnés de manière excentrée ou radiale.The envelope 13, the distribution means 8, the bed 14 of adsorbent material 9 are coaxial, with a vertical or substantially vertical axis. The input/output means 6 and 12 are positioned on the axis of the envelope but could, without departing from the scope of the invention, be positioned elsewhere, for example, positioned off-center or radially.

Sur la figure 2, l’enveloppe cylindrique 13 comprend deux fonds permettant la jonction entre la partie cylindrique et les moyens d’entrée/sortie 6 et 12. Ces fonds peuvent être de forme hémisphérique ou torisphérique pour améliorer la tenue en pression ou la tenue sous le poids propre du dispositif. Selon un autre mode de réalisation non représenté, les fonds pourraient être plats.In FIG. 2, the cylindrical casing 13 comprises two bottoms allowing the junction between the cylindrical part and the inlet/outlet means 6 and 12. These bottoms can be of hemispherical or torispherical shape to improve the resistance to pressure or the resistance under the device's own weight. According to another embodiment not shown, the bottoms could be flat.

Juxtaposés aux moyens d’entrée/sortie 6 et 12, sont positionnés des moyens de diffusion 16, comme des plaques trouées, afin de répartir le fluide dans les volumes des fonds.Juxtaposed to the inlet/outlet means 6 and 12, are positioned diffusion means 16, such as perforated plates, in order to distribute the fluid in the volumes of the bottoms.

Chacun des moyens d’entrée/sortie 6 et 12 est connecté à au moins un des tuyaux d’alimentation ou de collecte E/S et S/E permettant d’alimentation du dispositif en fluide ou au contraire le collecte du fluide ressortant du dispositif.Each of the input/output means 6 and 12 is connected to at least one of the supply or collection pipes E/S and S/E allowing the device to be supplied with fluid or, on the contrary, the fluid coming out of the device to be collected. .

Pendant la phase de décharge D représentée par les flèches noires en trait continu, le fluide arrive par le tuyau d’alimentation E/S et entre dans le dispositif par le moyen d’entrée/sortie 6. Il est ensuite dispersé dans le fond inférieur de l’enveloppe 13 par le moyen de dispersion 16. En passant par les moyens de passage 7 du plateau inférieur 12, le fluide atteint le volume externe annulaire 10. Le plateau supérieur étanche 11 impose au fluide un passage radial à travers le lit 14 de matériau adsorbant 9 où les molécules que le fluide contient vont être adsorbées sur le matériau adsorbant. Lors de cette adsorption, la chaleur générée est transmise au fluide qui ressort du lit 14 de matériau adsorbant 9 plus chaud qu’il n’y est entré. Comme la longueur radiale L du lit est relativement faible (comparé à la longueur longitudinale de l’art antérieur selon la Figure 1), la chaleur générée par l’adsorption est évacuée rapidement par le fluide, sans chauffer (ou en chauffant très peu) les matériaux adsorbants). Ainsi, les pertes d’énergie sont réduites. Par la suite, le fluide atteint le volume central 15 et ressort par le moyen d’entrée/sortie 12 pour atteindre le tuyau de collecte S/E. La chaleur récupérée par le fluide peut alors être utilisée.During the discharge phase D represented by the solid black arrows, the fluid arrives via the I/O supply pipe and enters the device via the inlet/outlet means 6. It is then dispersed in the lower bottom of the casing 13 by the dispersion means 16. Passing through the passage means 7 of the lower plate 12, the fluid reaches the annular external volume 10. The sealed upper plate 11 imposes on the fluid a radial passage through the bed 14 of adsorbent material 9 where the molecules that the fluid contains will be adsorbed on the adsorbent material. During this adsorption, the heat generated is transmitted to the fluid which emerges from the bed 14 of adsorbent material 9 hotter than it entered. As the radial length L of the bed is relatively small (compared to the longitudinal length of the prior art according to Figure 1), the heat generated by the adsorption is evacuated quickly by the fluid, without heating (or by heating very little) adsorbent materials). Thus, energy losses are reduced. Thereafter, the fluid reaches the central volume 15 and exits through the inlet/outlet means 12 to reach the collection pipe S/E. The heat recovered by the fluid can then be used.

Lors de la décharge, le fluide pourrait arriver par le moyen d’entrée/sortie 12 et ressortir par le moyen d’entrée/sortie 6.During the discharge, the fluid could arrive via the inlet/outlet means 12 and come out via the inlet/outlet means 6.

Lors de la phase de charge R représentée par les flèches grises en traits pointillés, le fluide arrive par le tuyau d’alimentation S/E et entre dans le dispositif par le moyen d’entrée/sortie 12. Il est ensuite dispersé dans le fond supérieur de l’enveloppe 13 par un moyen de dispersion. Il pénètre dans le volume central 15 de diamètre di en passant par un orifice axial dans le plateau supérieur 11, l’orifice axial étant de diamètre di égal au diamètre du volume central 15, de manière à éviter des pertes de charges inutiles. De ce fait, les performances du système sont améliorées. Le plateau inférieur 12 impose au fluide un passage radial à travers le lit 14 de matériau adsorbant 9 où les molécules que le lit contient vont être désorbées du matériau adsorbant 9 vers le fluide. Lors de cette désorption, la chaleur du fluide arrivant dans le dispositif est stockée, la désorption étant endothermique. Le fluide ressort donc plus froid du lit 14 de matériau adsorbant et il ressort chargé de molécules désorbées. Comme la longueur radiale L du lit est relativement faible (comparé à la longueur longitudinale de l’art antérieur selon la Figure 1), la réduction de température générée par la désorption concerne principalement le fluide, mais évite une réduction importante de la température des matériaux adsorbants. En ressortant du lit 14 de matériau adsorbant 9, le fluide atteint le volume externe annulaire 10. Comme le plateau inférieur 12 comprend un moyen de passage 7 du fluide, le fluide peut alors en passant par ce moyen de passage (qui peut être constitué par un ou plusieurs orifices dans le plateau inférieur 12) rejoindre le fond inférieur de l’enveloppe 13. Il peut alors ressortir par le moyen d’entrée/sortie 6 pour atteindre le tuyau de collecte E/S. La chaleur est alors stockée dans les molécules du fluide et sera récupérée lors de la prochaine phase de décharge par le phénomène d’adsorption exothermique.During the charging phase R represented by the gray arrows in dotted lines, the fluid arrives via the supply pipe S/E and enters the device via the inlet/outlet means 12. It is then dispersed in the bottom upper part of the casing 13 by means of dispersion. It enters the central volume 15 of diameter di through an axial orifice in the upper plate 11, the axial orifice being of diameter di equal to the diameter of the central volume 15, so as to avoid unnecessary pressure drops. As a result, system performance is improved. The lower plate 12 imposes on the fluid a radial passage through the bed 14 of adsorbent material 9 where the molecules that the bed contains will be desorbed from the adsorbent material 9 towards the fluid. During this desorption, the heat of the fluid arriving in the device is stored, the desorption being endothermic. The fluid therefore emerges colder from the bed 14 of adsorbent material and emerges loaded with desorbed molecules. As the radial length L of the bed is relatively small (compared to the longitudinal length of the prior art according to Figure 1), the reduction in temperature generated by the desorption mainly concerns the fluid, but avoids a significant reduction in the temperature of the materials. adsorbents. Coming out of the bed 14 of adsorbent material 9, the fluid reaches the annular outer volume 10. As the lower plate 12 comprises a passage means 7 of the fluid, the fluid can then passing through this passage means (which can be constituted by one or more orifices in the lower plate 12) join the lower bottom of the casing 13. It can then come out through the input/output means 6 to reach the I/O collection pipe. The heat is then stored in the molecules of the fluid and will be recovered during the next phase of discharge by the phenomenon of exothermic adsorption.

La coaxialité de l’enveloppe 13, du lit 14 de matériau adsorbant 9 et des moyens de distribution 8 permet une bonne répartition du fluide dans le dispositif et dans le lit 14 de matériau adsorbant 9, les pertes de charge étant équilibrées radialement dans le dispositif.The coaxiality of the casing 13, of the bed 14 of adsorbent material 9 and of the distribution means 8 allows good distribution of the fluid in the device and in the bed 14 of adsorbent material 9, the pressure drops being radially balanced in the device. .

Le dispositif et le procédé décrit de la figure 2 sont particulièrement adaptés lorsque le matériau adsorbant comprend de la zéolithe, lorsque le fluide est de l’air et lorsque les molécules intervenant dans les phénomènes d’adsorption/désorption sont des molécules d’eau, par exemple de la vapeur d’eau. En effet, on peut alors utiliser de l’air ambiant qui comprend plus ou moins de vapeur d’eau. Cela permet de limiter les coûts et d’éviter les risques de défaut d’approvisionnement. La zéolithe permet une bonne adsorption/désorption de l’eau, notamment sous forme de vapeur. Ainsi, le système est simple et peu onéreux.The device and the method described in FIG. 2 are particularly suitable when the adsorbent material comprises zeolite, when the fluid is air and when the molecules involved in the adsorption/desorption phenomena are water molecules, for example water vapour. Indeed, we can then use ambient air which contains more or less water vapour. This limits costs and avoids the risk of a lack of supply. Zeolite allows good adsorption/desorption of water, especially in the form of vapour. Thus, the system is simple and inexpensive.

La figure 3 illustre, de manière schématique et non limitative, un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l’invention. Dans ce dispositif, deux lits 14 de matériau adsorbant sont superposés et disposés dans une enveloppe cylindrique 23. Ces deux lits 14 sont séparés par un plateau 22 étanche au fluide. Ainsi, lorsque le fluide passe radialement dans un des lits, il ne peut pas pénétrer dans le deuxième lit par un chemin axial passant par le plateau 22.Figure 3 illustrates, schematically and without limitation, a second embodiment of the device according to the invention. In this device, two beds 14 of adsorbent material are superimposed and arranged in a cylindrical casing 23. These two beds 14 are separated by a plate 22 sealed against the fluid. Thus, when the fluid passes radially in one of the beds, it cannot penetrate into the second bed via an axial path passing through the plate 22.

Chacun des lits 14 sépare un volume externe annulaire 26/27 et un volume central 24. Les volumes centraux 24 des deux lits sont connectés entre eux et permettent un passage libre du fluide de l’un des volumes centraux vers l’autre. En d’autres termes, il n’y a pas de moyen d’ouverture/fermeture au niveau de la liaison entre les deux volumes centraux 24. Les volumes centraux 24 sont cylindriques et de même diamètre, de manière à limiter les pertes de charges. Les volumes centraux 24 sont connectés à une entrée/sortie 21 permettant l’alimentation ou la collecte du fluide via une tuyauterie d’alimentation ou de collecte S/E.Each of the beds 14 separates an annular outer volume 26/27 and a central volume 24. The central volumes 24 of the two beds are connected to each other and allow free passage of the fluid from one of the central volumes to the other. In other words, there is no opening/closing means at the connection between the two central volumes 24. The central volumes 24 are cylindrical and of the same diameter, so as to limit pressure losses. . The central volumes 24 are connected to an inlet/outlet 21 allowing the supply or the collection of the fluid via a supply pipe or S/E collection.

Les volumes externes annulaires 26 et 27 ne sont pas en communication. Ils sont séparés par le plateau 22, étanche au fluide. Chacun de ces volumes externes annulaires 26 et 27 est délimité par l’enveloppe cylindrique externe 23, comprenant un fond plat supérieur et un fond plat inférieur, par le plateau 22 et par le lit 14 de matériau adsorbant.The outer annular volumes 26 and 27 are not in communication. They are separated by the plate 22, fluid-tight. Each of these annular outer volumes 26 and 27 is delimited by the outer cylindrical envelope 23, comprising an upper flat bottom and a lower flat bottom, by the plate 22 and by the bed 14 of adsorbent material.

De part et d’autre de chacun des lits 14, sont positionnés des moyens de distribution 25 constitués par des parois poreuses au niveau de l’interface de chaque lit avec le volume externe annulaire 26 ou 27 ou avec le volume central 24. Ainsi, les moyens de distribution 25 sont positionnés sur les surfaces cylindriques externe et interne de chaque lit. Les parois poreuses permettent aussi le maintien en position du lit, lorsque l’enveloppe cylindrique 23 sensiblement cylindrique est positionnée à l’axe vertical ou sensiblement vertical.On either side of each of the beds 14 are positioned distribution means 25 constituted by porous walls at the level of the interface of each bed with the annular external volume 26 or 27 or with the central volume 24. Thus, the distribution means 25 are positioned on the external and internal cylindrical surfaces of each bed. The porous walls also allow the bed to be held in position, when the substantially cylindrical cylindrical casing 23 is positioned on the vertical or substantially vertical axis.

Les moyens de distribution 25 s’étendent axialement sur toute la longueur axiale des lits 14, de manière à assurer une bonne répartition du lit sur toute la longueur axiale. Les moyens de distribution s’étendent donc depuis le fond supérieur, ou le fond inférieur, jusqu’au plateau 22 séparant les lits 14.The distribution means 25 extend axially over the entire axial length of the beds 14, so as to ensure good distribution of the bed over the entire axial length. The distribution means therefore extend from the upper bottom, or the lower bottom, to the plate 22 separating the beds 14.

Chacun des volumes externes annulaires 26 et 27 est connecté à un moyen d’entrée/sortie 19 permettant l’introduction ou la sortie de fluide des volumes externes annulaires 26 ou 27. Ces moyens d’entrée/sortie comprennent des électrovannes EV1 et EV2 (une électrovanne pour chaque moyen d’entrée/sortie) de manière à pouvoir piloter l’entrée ou la sortie de fluide dans chacun des volumes externes annulaires 26 et 27. De ce fait, on peut commander les ouvertures par exemple successivement pour optimiser le stockage ou la récupération de chaleur en fonction des différents paramètres de fonctionnement (température, concentration en molécules, temps d’utilisation des lits pour éviter une chauffe des matériaux adsorbants, type de matériaux adsorbants des lits etc…) et en fonction du besoin. On peut alternativement ouvrir les électrovannes simultanément pour faire passer le fluide simultanément dans les différents lits. Ce mode de fonctionnement permet de récupérer la chaleur plus rapidement. Selon une autre alternative, on peut ouvrir puis fermer les électrovannes successivement avec un décalage. En d’autres termes, on pourrait fermer l’électrovanne EV1 après l’ouverture de l’électrovanne EV2 pour mieux répondre à certaines situations de fonctionnement.Each of the annular external volumes 26 and 27 is connected to an input/output means 19 allowing the introduction or the output of fluid from the annular external volumes 26 or 27. These input/output means comprise solenoid valves EV1 and EV2 ( a solenoid valve for each input/output means) so as to be able to control the fluid inlet or outlet in each of the annular external volumes 26 and 27. As a result, the openings can be controlled, for example successively, to optimize storage or heat recovery according to the various operating parameters (temperature, concentration of molecules, bed usage time to avoid heating of the adsorbent materials, type of adsorbent materials in the beds, etc.) and according to need. Alternatively, the solenoid valves can be opened simultaneously to cause the fluid to pass simultaneously through the different beds. This mode of operation allows the heat to be recovered more quickly. According to another alternative, it is possible to open then close the solenoid valves successively with an offset. In other words, the solenoid valve EV1 could be closed after the solenoid valve EV2 has been opened to better respond to certain operating situations.

Les moyens d’entrée/sortie 19 sont positionnés sur des tuyauteries 20 d’axe radial. Ces tuyauteries radiales 20 sont reliées entre elles par une tuyauterie 18 d’axe parallèle à l’axe longitudinal de l’enveloppe cylindrique 23.The input/output means 19 are positioned on pipes 20 with a radial axis. These radial pipes 20 are interconnected by a pipe 18 with an axis parallel to the longitudinal axis of the cylindrical casing 23.

Cette tuyauterie 18 est connectée par un moyen de connexion 17 à une tuyauterie d’alimentation ou de collecte E/S. Ainsi, une même alimentation ou collecte permet d’introduire le fluide dans les volumes externes annulaires 26 et 27.This pipe 18 is connected by a connection means 17 to an I/O supply or collection pipe. Thus, the same supply or collection makes it possible to introduce the fluid into the annular external volumes 26 and 27.

Pendant la phase de décharge D représentée par les flèches noires en trait continu, le fluide arrive par la tuyauterie d’alimentation E/S et est conduit par les tuyauteries 18 et 20 vers les moyens d’entrée/sortie 19 reliés à chacun des volumes externes annulaires 26 et 27. Selon les paramètres de fonctionnement et le besoin, les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées simultanément, successivement ou de manière décalée. Le fluide est dispersé dans le volume externe annulaire 26 et/ou dans le volume externe annulaire 27 par des moyens de dispersion 28 tel qu’un baffle permettant la dispersion du fluide aussi bien dans la direction longitudinale que dans la direction circonférentielle. Le fluide traverse alors radialement les lits 14 de matériau adsorbant où les molécules qu’il contient (l’humidité de l’air par exemple) sont adsorbées sur le matériau adsorbant (la zéolithe par exemple). De la chaleur est générée par cette adsorption et est transmise au fluide. Comme la largeur du lit 14 de matériau adsorbant est relativement courte (comparativement à l’art antérieur de la figure 1), la largeur se comprenant dans la direction de passage du fluide, c’est-à-dire radialement pour la figure 3 et longitudinalement pour la figure 1, la chaleur est très peu transmise au matériau adsorbant, ce qui permet de limiter les pertes énergétiques. Ainsi, le rendement est amélioré. En sortant du lit 14, le fluide est plus chaud et moins chargé en molécules (par exemple plus sec) que quand il y est entré. La chaleur peut alors être utilisée en sortant par le tuyau de collecte S/E. Même si l’une des électrovannes EV1 ou EV2 est fermée, empêchant l’introduction de fluide dans l’un des deux volumes externes annulaires 26 et 27, le fluide, après être passé dans le lit 14, se retrouvant dans le volume central 24 sera évacué vers le tuyau de collecte S/E, et ne passera pas par le lit 14 connecté au volume externe annulaire 26 ou 27 liée à l’électrovanne fermée, car les pertes de charges empêcheront ce passage.During the discharge phase D represented by the solid black arrows, the fluid arrives via the I/S supply pipe and is led via the pipes 18 and 20 to the inlet/outlet means 19 connected to each of the volumes external annular 26 and 27. Depending on the operating parameters and the need, the solenoid valves EV1 and EV2 are controlled simultaneously, successively or offset. The fluid is dispersed in the annular outer volume 26 and/or in the annular outer volume 27 by dispersion means 28 such as a baffle allowing the dispersion of the fluid both in the longitudinal direction and in the circumferential direction. The fluid then passes radially through the beds 14 of adsorbent material where the molecules it contains (air humidity for example) are adsorbed on the adsorbent material (zeolite for example). Heat is generated by this adsorption and is transmitted to the fluid. As the width of the bed 14 of adsorbent material is relatively short (compared to the prior art of Figure 1), the width being understood in the direction of passage of the fluid, that is to say radially for Figure 3 and longitudinally for Figure 1, the heat is very little transmitted to the adsorbent material, which makes it possible to limit the energy losses. Thus, the yield is improved. On leaving the bed 14, the fluid is hotter and less loaded with molecules (for example drier) than when it entered it. The heat can then be used exiting through the S/E collection pipe. Even if one of the solenoid valves EV1 or EV2 is closed, preventing the introduction of fluid into one of the two external annular volumes 26 and 27, the fluid, after having passed through the bed 14, finding itself in the central volume 24 will be evacuated to the S/E collection pipe, and will not pass through the bed 14 connected to the annular external volume 26 or 27 linked to the closed solenoid valve, because the pressure drops will prevent this passage.

Cette configuration est avantageuse car le fluide chaud se retrouve dans le volume central 24, ce qui permet de limiter les pertes énergétiques par l’enveloppe cylindrique externe 23.This configuration is advantageous because the hot fluid is found in the central volume 24, which makes it possible to limit energy losses through the outer cylindrical envelope 23.

L’enveloppe cylindrique 23, les lits 14 et les moyens de distribution 25 sont coaxiaux de manière à répartir le fluide de manière équilibrée et homogène et ainsi améliorer les performances du dispositif et du procédé.The cylindrical envelope 23, the beds 14 and the distribution means 25 are coaxial so as to distribute the fluid in a balanced and homogeneous manner and thus improve the performance of the device and of the method.

Pendant la phase de charge R représentée par les flèches grises en traits pointillés, le fluide arrive par la tuyauterie d’alimentation S/E et est introduite dans les volumes centraux 24, la tuyauterie d’alimentation S/E et les volumes centraux 24 ont un diamètre interne identique ou sensiblement identique pour réduire les pertes de charges. Selon les paramètres de fonctionnement et le besoin, les électrovannes EV1 et EV2 sont commandées simultanément, successivement ou de manière décalée. Lorsque l’une des électrovannes EV1 et/ou EV2 est ouverte, le fluide traverse alors radialement le lit 14 de matériau adsorbant en relation avec cette électrovanne EV1 ou EV2 via le volume externe annulaire 26 ou 27. Les molécules qui sont contenues dans le matériau adsorbant (molécules d’eau sur la zéolithe par exemple) sont désorbées dans le fluide (l’air par exemple). De la chaleur est utilisée lors de cette désorption qui est endothermique. En phase de charge, l’adsorbant est régénéré avec un flux chaud pour désorber la molécule adsorbée. De ce fait, il faut un bon transfert de chaleur.During the load phase R represented by the gray arrows in dotted lines, the fluid arrives through the supply pipe S/E and is introduced into the central volumes 24, the supply pipe S/E and the central volumes 24 have an identical or substantially identical internal diameter to reduce pressure drops. Depending on the operating parameters and the need, the solenoid valves EV1 and EV2 are controlled simultaneously, successively or offset. When one of the solenoid valves EV1 and/or EV2 is open, the fluid then passes radially through the bed 14 of adsorbent material in relation to this solenoid valve EV1 or EV2 via the annular external volume 26 or 27. The molecules which are contained in the material adsorbent (water molecules on the zeolite for example) are desorbed in the fluid (air for example). Heat is used during this desorption which is endothermic. In the loading phase, the adsorbent is regenerated with a hot stream to desorb the adsorbed molecule. Therefore, good heat transfer is required.

En sortant du lit 14, le fluide est plus froid et plus chargé en molécules (par exemple plus humide) que quand il y est entré. La chaleur est stockée sous forme de chaleur sensible et sous forme d’enthalpie de sorption qui pourra être restituée lors de la phase d’adsorption ultérieure. Le fluide ressort alors du volume externe annulaire 26 et/ou 27 par l’électrovanne EV1 et/ou EV2 ouvertes et est conduit par les tuyauteries 18, 20 et E/S vers la collecte de fluide. Le fluide peut passer simultanément dans les deux lits 14, successivement dans l’un puis dans l’autre ou de manière décalée (dans ce cas, les électrovannes EV1 et EV2 sont momentanément ouvertes en même temps). Lorsque l’une des électrovannes EV1 ou EV2 est fermée, le fluide ne passe pas dans le lit connecté à cette électrovanne car les pertes de charges l’en empêchent.Leaving the bed 14, the fluid is colder and more loaded with molecules (for example more humid) than when it entered it. The heat is stored in the form of sensible heat and in the form of sorption enthalpy which can be restored during the subsequent adsorption phase. The fluid then emerges from the annular external volume 26 and/or 27 via the open solenoid valve EV1 and/or EV2 and is led through the pipes 18, 20 and I/O towards the fluid collection. The fluid can pass simultaneously in the two beds 14, successively in one then in the other or in a staggered manner (in this case, the solenoid valves EV1 and EV2 are momentarily open at the same time). When one of the solenoid valves EV1 or EV2 is closed, the fluid does not pass through the bed connected to this solenoid valve because pressure drops prevent it.

Cette configuration est avantageuse car le fluide arrive chaud dans le volume central 24, ce qui permet de limiter les pertes énergétiques par l’enveloppe cylindrique externe 23.This configuration is advantageous because the fluid arrives hot in the central volume 24, which makes it possible to limit the energy losses through the outer cylindrical envelope 23.

Différentes modes de fonctionnement sont possibles :Different operating modes are possible:

  • Décharge en série des différents lits de matériau adsorbant: pendant la période de décharge, les différents lits sont déchargés l’un après l’autre:
    • 1) décharge du lit inférieur: électrovanne EV1 ouverte, électrovanne EV2 fermée
    • 2) décharge du lit supérieur: électrovanne EV2 ouverte, électrovanne EV1 fermée
    Serial unloading of the different beds of adsorbent material: during the unloading period, the different beds are unloaded one after the other:
    • 1) Lower bed discharge: EV1 solenoid valve open, EV2 solenoid valve closed
    • 2) Upper bed discharge: EV2 solenoid valve open, EV1 solenoid valve closed
  • Décharge par plusieurs lits à la fois, par exemple:
    • 1) décharge des lits supérieur et inférieur : électrovannes EV1 et EV2 ouvertes
    Discharge by several beds at once, for example:
    • 1) discharge of the upper and lower beds: solenoid valves EV1 and EV2 open

Il est à noter que selon le mode de fonctionnement, il est tout à fait possible de faire rentrer le fluide caloporteur par en haut, en phase de décharge et le faire sortir par en bas. De même le fluide de régénération peut entrer par en bas et sortir par en haut, dans la période de charge.It should be noted that depending on the mode of operation, it is quite possible to bring in the heat transfer fluid from above, in the discharge phase, and to let it out from below. Similarly, the regeneration fluid can enter from below and exit from above, during the charging period.

Le mode de réalisation de la figure 3 offre l’avantage d’une large flexibilité de fonctionnement par rapport à l’art antérieur. En effet, ce dernier offre la possibilité de faire fonctionner les différents compartiments ou étages indépendamment les uns par rapport aux autres en ouvrant et/ou fermant les vannes appropriées et ainsi bénéficier de différentes capacités de stockage thermique, qui peuvent être utilisées en fonction du besoin.The embodiment of FIG. 3 offers the advantage of a wide operational flexibility compared to the prior art. Indeed, the latter offers the possibility of operating the different compartments or floors independently of each other by opening and/or closing the appropriate valves and thus benefiting from different thermal storage capacities, which can be used according to need. .

Il offre également une très bonne flexibilité en conditions opératoires. Par exemple, durant la période de décharge, les différents étages du dispositif peuvent être utilisés en série l’un après l’autre, en ouvrant et/ou fermant les vannes appropriées, de façon à bénéficier des conditions d’écoulements et d’opérations optimales. Par exemple, ce mode de fonctionnement permet d’assurer un faible temps de contact dans le lit de matériau adsorbant et ainsi bénéficier d’une bonne utilisation du matériau adsorbant et assurer une efficacité maximale du dispositif.It also offers very good flexibility in operating conditions. For example, during the discharge period, the various stages of the device can be used in series one after the other, by opening and/or closing the appropriate valves, so as to benefit from the flow and operating conditions. optimal. For example, this mode of operation makes it possible to ensure a short contact time in the bed of adsorbent material and thus benefit from good use of the adsorbent material and ensure maximum efficiency of the device.

Il est à noter également que dans la figure 3, un mode de réalisation avec deux étages est illustré. Des modes de réalisation avec plus d’étages sont tout à fait possibles.It should also be noted that in Figure 3, an embodiment with two stages is illustrated. Embodiments with more floors are quite possible.

Les figures 2 et 3 illustrent des modes de réalisation où les enveloppes sont cylindriques et où les lits sont de forme annulaire. Néanmoins, les enveloppes pourraient alors d’autres formes, par exemple de section carrée, rectangulaire, ou hexagonale, les lits seraient alors de forme similaire et coaxiaux de manière à assurer une bonne répartition du fluide dans le ou les lits. D’autres formes pourraient être utilisées sans sortir du cadre de l’invention.Figures 2 and 3 illustrate embodiments where the envelopes are cylindrical and where the beds are annular in shape. Nevertheless, the envelopes could then have other shapes, for example of square, rectangular or hexagonal section, the beds would then be of similar shape and coaxial so as to ensure good distribution of the fluid in the bed or beds. Other forms could be used without departing from the scope of the invention.

Pour illustrer les avantages de la présente invention, on se propose de comparer les résultats obtenus par l'invention (mode de réalisation de la figure 2) à ceux obtenus par un dispositif de stockage thermique selon l’art antérieur (mode de réalisation de la figure 1). Les performances des deux dispositifs ont été estimées par modélisation numérique de la mécanique des fluides, en Anglais Computational Fluid Dynamics, couplée aux phénomènes multi-physiques rencontrés dans le dispositif de stockage thermique pendant la phase de décharge.To illustrate the advantages of the present invention, it is proposed to compare the results obtained by the invention (embodiment of FIG. 2) with those obtained by a thermal storage device according to the prior art (embodiment of figure 1). The performances of the two devices were estimated by numerical modeling of fluid mechanics, in English Computational Fluid Dynamics, coupled with the multi-physical phenomena encountered in the thermal storage device during the discharge phase.

Pour illustrer l’avantage de la présente invention, les conditions opératoires conduisant à une utilisation optimale du lit de zéolithe (matériau adsorbant) pendant la phase de décharge ont été déterminées par la modélisation numérique. Le cas d’un dispositif de stockage de chaleur par sorption mettant en œuvre un volume de zéolithe de 41,4 m3est dimensionné. La durée de la période de décharge est de 16 h. Les gains en performance en termes de perte de pression engendrée par les deux dispositifs sont ensuite comparés.To illustrate the advantage of the present invention, the operating conditions leading to optimum use of the zeolite bed (adsorbent material) during the discharge phase were determined by numerical modeling. The case of a sorption heat storage device implementing a volume of zeolite of 41.4 m 3 is dimensioned. The duration of the discharge period is 16 h. The performance gains in terms of pressure loss generated by the two devices are then compared.

Propriété de la colonne selon l’art antérieur:Property of the column according to the prior art:

  • Hauteur du lit de zéolithe: 4,3 mHeight of the zeolite bed: 4.3 m
  • Diamètre du lit: 3,5 mBed diameter: 3.5 m
  • Fluide caloporteur: airHeat transfer medium: air
  • Débit air humide: 4,74 kg/sMoist air flow: 4.74 kg/s
  • Concentration en vapeur d’eau: 3,55 mol/m3 Water vapor concentration: 3.55 mol/m 3
  • Pression: 1 atmPressure: 1 atm
  • Températureentrée : 59°CEntry temperature: 59°C
  • Type de zéolithe: 13XZeolite type: 13X
  • Diamètre particule zéolithe: 3,75 mmZeolite particle diameter: 3.75 mm
  • Taux de vide du lit: 0,318Bed void ratio: 0.318
  • Volume zéolithe: 41,37 m3 Zeolite volume: 41.37 m 3
  • Durée de la phase de décharge: 16hDuration of the discharge phase: 16h

Propriété du dispositif de stockage selon l’invention:Property of the storage device according to the invention:

  • Hauteur du lit de zéolithepar étage: 4,3 mHeight of the zeolite bed per floor: 4.3 m
  • Diamètre de la colonne: 3,635 mColumn diameter: 3.635 m
  • e=0,05 me=0.05m
  • L=1,518 mL=1.518m
  • di=0,5 mdi=0.5 m
  • Débit air humide: 4,74 kg/sMoist air flow: 4.74 kg/s
  • Concentration en vapeur d’eau: 3,55 mol/m3 Water vapor concentration: 3.55 mol/m 3
  • Pression: 1 atmPressure: 1 atm
  • Températureentrée : 59°CEntry temperature: 59°C
  • Type de zéolithe: 13XZeolite type: 13X
  • Diamètre particule zéolithe: 3,75 mmZeolite particle diameter: 3.75 mm
  • Taux de vide du lit: 0,318Bed void ratio: 0.318
  • Volume zéolithe: 41,37 m3 Zeolite volume: 41.37 m 3
  • Durée de la phase de décharge: 16hDuration of the discharge phase: 16h

Les performances obtenues sont présentées sur le tableau suivant:The performances obtained are presented in the following table:

L’efficacité η correspond l’efficacité du dispositif obtenu en 16h de décharge. ΔP max correspond aux pertes de charge maximum atteintes durant le cycle de décharge de 16h.The efficiency η corresponds to the efficiency of the device obtained in 16 hours of discharge. ΔP max corresponds to the maximum pressure drops reached during the 16h discharge cycle.

Le présent exemple montre clairement que l’utilisation de la présente invention permet de meilleures performances en termes de perte de pression par rapport au dispositif de l’art antérieur. En effet, l’invention permet de garantir une efficacité optimale de décharge d’énergie thermique tout en réduisant significativement les pertes de charge par rapport à l’art antérieur. Une baisse de 87% est obtenue.This example clearly shows that the use of the present invention allows better performance in terms of pressure loss compared to the device of the prior art. Indeed, the invention makes it possible to guarantee optimal efficiency of thermal energy discharge while significantly reducing pressure drops compared to the prior art. A reduction of 87% is obtained.

Ce gain significatif permet d’une part de réduire les coûts d’investissements et d’opération du dispositif de stockage de chaleur selon l’invention et d’autre part offre également la flexibilité d’augmenter la taille du dispositif ou/et réduire la taille des particules de zéolithe et/ou augmenter la densité de chargement et ainsi augmenter d’avantage la capacité de stockage et l’efficacité du dispositif.This significant gain makes it possible on the one hand to reduce the investment and operating costs of the heat storage device according to the invention and on the other hand also offers the flexibility to increase the size of the device or/and reduce the size of the zeolite particles and/or increase the loading density and thus further increase the storage capacity and the efficiency of the device.

Claims (16)

Dispositif de stockage thermique par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, le dispositif comprenant une enveloppe (13, 23), au moins un volume externe (10, 26, 27) et au moins un volume central (15, 24), lesdits volumes externe (10, 26, 27) et central (15, 24) étant compris dans ladite enveloppe (13, 23) et étant séparés par au moins un lit (14) dudit matériau adsorbant (9), au moins un premier moyen d’entrée/sortie (6, 19) dudit fluide étant connecté audit au moins un volume central (15, 24), au moins un deuxième moyen d’entrée/sortie dudit fluide étant connecté audit au moins un volume externe (15, 24), chaque lit (14) de matériau adsorbant (9) étant délimité par un plateau inférieur (12) et par un plateau supérieur (11), caractérisé en ce que lesdits plateaux inférieur (12)et supérieur (11) sont solidaires de ladite enveloppe (13, 23) et en ce que lesdits plateaux inférieur (12) et supérieur (11) sont étanches audit fluide.Thermal storage device by sorption of a fluid on an adsorbent material, the device comprising an envelope (13, 23), at least one external volume (10, 26, 27) and at least one central volume (15, 24), said external (10, 26, 27) and central (15, 24) volumes being included in said envelope (13, 23) and being separated by at least one bed (14) of said adsorbent material (9), at least one first means input/output (6, 19) of said fluid being connected to said at least one central volume (15, 24), at least one second input/output means of said fluid being connected to said at least one external volume (15, 24 ), each bed (14) of adsorbent material (9) being delimited by a lower plate (12) and by an upper plate (11), characterized in that the said lower (12) and upper (11) plates are integral with the said casing (13, 23) and in that said lower (12) and upper (11) plates are sealed to said fluid. Dispositif selon la revendication 1, pour lequel le matériau adsorbant (9) comprend au moins une zéolithe.Device according to Claim 1, for which the adsorbent material (9) comprises at least one zeolite. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour lequel ladite enveloppe (13) est une enveloppe cylindrique et ledit volume externe (10, 26, 27) est un volume annulaire.Device according to one of the preceding claims, in which said envelope (13) is a cylindrical envelope and said external volume (10, 26, 27) is an annular volume. Dispositif selon l’une des revendications précédentes pour lequel le lit (14) de matériau adsorbant (9) comprend sur sa périphérie interne et/ou sur sa périphérie externe un moyen de distribution (8, 25) du fluide.Device according to one of the preceding claims, for which the bed (14) of adsorbent material (9) comprises on its internal periphery and/or on its external periphery a means (8, 25) for distributing the fluid. Dispositif selon la revendication 4, pour lequel le moyen de distribution (8, 25) du fluide comprend une paroi poreuse ou une paroi comprenant des trous ou des orifices régulièrement répartis.Device according to Claim 4, for which the fluid distribution means (8, 25) comprises a porous wall or a wall comprising regularly distributed holes or orifices. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour lequel des moyens de dispersion (28) sont positionnés dans le volume externe (10, 26, 27) et/ou dans le volume central (15,24).Device according to one of the preceding claims, for which dispersion means (28) are positioned in the outer volume (10, 26, 27) and/or in the central volume (15, 24). Dispositif selon l’une des revendications précédentes, pour lequel le dispositif comprend plusieurs lits (14) de matériau adsorbant (9), lesdits volumes centraux (24) desdits lits (14) de matériau adsorbant (9) étant connectés entre eux.Device according to one of the preceding claims, for which the device comprises several beds (14) of adsorbent material (9), the said central volumes (24) of the said beds (14) of adsorbent material (9) being connected to each other. Dispositif selon la revendication 7, pour lequel chacun des deuxièmes moyens d’entrée/sortie de fluide comprend une électrovanne, lesdits deuxièmes moyens d’entrée/sortie de fluide étant connectés à une alimentation commune en fluide.Apparatus according to claim 7, wherein each of the second fluid inlet/outlet means comprises a solenoid valve, said second fluid inlet/outlet means being connected to a common fluid supply. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comprend plusieurs étages de stockage, chaque étage de stockage comprenant un volume externe (26,27), un volume central (24) et un lit (14) de matériau adsorbant (9) séparant le volume externe (26, 27) et le volume central (24), de préférence, les étages de stockage étant superposés.Device according to one of the preceding claims, in which the device comprises several storage stages, each storage stage comprising an external volume (26,27), a central volume (24) and a bed (14) of adsorbent material (9 ) separating the outer volume (26, 27) and the central volume (24), preferably, the storage floors being superposed. Procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes suivantes:
- en phase de décharge:
* on fait entrer le fluide chargé en molécules à adsorber dans un des volumes externe (10, 26, 27) ou central (15, 24) dudit dispositif de stockage selon l’une des revendications 1 à 9 par un des moyens d’entrée/sortie (6, 19),
* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit (14) de matériau adsorbant (9), sur lequel ledit fluide s’adsorbe en libérant les molécules à absorber et en libérant de la chaleur transmise au fluide, avantageusement à une température comprise entre 50 et 300°C, de préférence comprise entre 50 et 250°C, de manière très préférée entre 90 et 220 °C,
* on fait ressortir ledit fluide chaud et déchargé des molécules d’adsorption du lit (14) de matériau adsorbant (9) par l’autre desdits volumes externe (10, 26, 27) ou central (15, 24) dudit dispositif de stockage;
* on fait ressortir ledit fluide chaud et sec dudit dispositif de stockage par l’autre desdits moyens d’entrée/sortie (6, 19).
Process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the following steps are carried out:
- in the discharge phase:
* the fluid loaded with molecules to be adsorbed is made to enter one of the outer (10, 26, 27) or central (15, 24) volumes of said storage device according to one of claims 1 to 9 by one of the inlet means /output (6, 19),
* the fluid is passed transversely, preferably radially, into the bed (14) of adsorbent material (9), on which said fluid is adsorbed, releasing the molecules to be absorbed and releasing heat transmitted to the fluid, advantageously to a temperature between 50 and 300°C, preferably between 50 and 250°C, very preferably between 90 and 220°C,
* said hot fluid, discharged from the adsorption molecules of the bed (14) of adsorbent material (9), is brought out by the other of said external (10, 26, 27) or central (15, 24) volumes of said storage device ;
* Said hot, dry fluid is brought out of said storage device by the other of said input/output means (6, 19).
Procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes suivantes:
- en phase de charge ou régénération:
* on fait entrer le fluide, de préférence chaud et déchargé des molécules d’adsorption, dans un des volumes externe (10, 26, 27) ou central (15, 24) dudit dispositif de stockage selon l’une des revendications 1 à 9 par un des moyens d’entrée/sortie (6, 19),
* on fait passer transversalement, de préférence radialement, le fluide dans le lit (14) de matériau adsorbant (9) dans lequel le fluide désorbe les molécules adsorbées pendant la phase de décharge en stockant la chaleur,
* on fait ressortir ledit fluide chargé en molécules d’adsorption du lit de matériau adsorbant par l’autre desdits volumes externe (10, 26, 27) ou central (15, 24) dudit dispositif de stockage,
* on fait ressortir ledit fluide chargé en molécules d’adsorption dudit dispositif de stockage par l’autre desdits moyens d’entrée/sortie (6, 19).
Process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the following steps are carried out:
- in charging or regeneration phase:
* the fluid, preferably hot and free of adsorption molecules, is introduced into one of the outer (10, 26, 27) or central (15, 24) volumes of said storage device according to one of claims 1 to 9 by one of the input/output means (6, 19),
* the fluid is passed transversely, preferably radially, in the bed (14) of adsorbent material (9) in which the fluid desorbs the molecules adsorbed during the discharge phase by storing the heat,
* said fluid loaded with adsorption molecules is brought out of the bed of adsorbent material by the other of said external (10, 26, 27) or central (15, 24) volumes of said storage device,
* said fluid laden with adsorption molecules is brought out from said storage device by the other of said input/output means (6, 19).
Procédé de stockage de chaleur par sorption d’un fluide sur un matériau adsorbant, dans lequel on réalise les étapes de la revendication 10 lors de la phase de décharge et dans lequel on réalise les étapes de la revendication 11 lors de la phase de charge.Process for storing heat by sorption of a fluid on an adsorbent material, in which the steps of claim 10 are carried out during the discharging phase and in which the steps of claim 11 are carried out during the charging phase. Procédé selon la revendication 10 à 12, dans lequel, on distribue le fluide à travers le lit (14) de matériau adsorbant (9).Method according to claim 10 to 12, in which the fluid is distributed through the bed (14) of adsorbent material (9). Procédé selon l’une des revendications 10 à 13, dans lequel on disperse le fluide dans le volume externe (10, 26, 27) et/ou dans le volume central (15, 24).Method according to one of Claims 10 to 13, in which the fluid is dispersed in the external volume (10, 26, 27) and/or in the central volume (15, 24). Procédé selon l’une des revendications 10 à 14 pour lequel le fluide est de l’air et les molécules sont des molécules d’eau.Process according to one of Claims 10 to 14, for which the fluid is air and the molecules are water molecules. Procédé selon l’une des revendications 10 à 15, dans lequel on fait entrer le fluide dans les différents lits (14) de matériaux adsorbants (9).Method according to one of Claims 10 to 15, in which the fluid is caused to enter the various beds (14) of adsorbent materials (9).
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