FR3139621A1 - Air conditioning system using indirect evaporative cooling - Google Patents
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Abstract
Dispositif de climatisation à refroidissement indirect par évaporation, le dispositif étant destiné à insuffler de l’air refroidi dans une pièce, le dispositif comportant : une admission d’air, destinée à admettre de l’air à refroidir ; une pluralité de plaques, formant un empilement, chaque plaque comportant une face sèche opposée à une face humide, la face humide de chaque plaque étant configurée pour être maintenue mouillée par de l’eau, chaque plaque étant destinée à être refroidie sous l’effet d’une évaporation d’eau, à partir de la face humide ; le dispositif étant tel que : deux plaques adjacentes sont espacées l’une de l’autre, selon un axe transversal, de façon à former un canal, le canal étant : soit un canal sec, délimité par deux faces sèches de deux plaques adjacentes, soit un canal humide, délimité par deux faces humides de deux plaques adjacentes.An air conditioning device with indirect evaporative cooling, the device being intended to blow cooled air into a room, the device comprising: an air intake, intended to admit air to be cooled; a plurality of plates, forming a stack, each plate comprising a dry side opposite a wet side, the wet side of each plate being configured to be kept wet by water, each plate being intended to be cooled under the effect from an evaporation of water, from the wet side; the device being such that: two adjacent plates are spaced from one another, along a transverse axis, so as to form a channel, the channel being: either a dry channel, delimited by two dry faces of two adjacent plates, or a wet channel, delimited by two wet faces of two adjacent plates.
Description
Le domaine technique de l’invention est un dispositif de rafraîchissement d’air par refroidissement indirect par évaporation.The technical field of the invention is an air cooling device by indirect evaporative cooling.
Les rafraîchisseurs d’air par refroidissement indirect par évaporation, également désignés par le terme rafraîchisseurs adiabatiques indirects à point de rosée, sont connus depuis plusieurs dizaines d’années.Indirect evaporative cooling air coolers, also referred to as indirect adiabatic dew point coolers, have been known for several decades.
Le principe de tels rafraîchisseurs est schématisé sur la
Une partie de l’air refroidi, au contact de la face sèche de la plaque de refroidissement, est évacué, de façon à refroidir une pièce : flèche F2. Une autre partie de l’air refroidi est réinjecté dans le rafraîchisseur et dirigée de façon à s’écouler au contact de la face humide de la plaque de refroidissement : flèche F3. L’air ainsi réinjecté se réchauffe, en évaporant l’eau présente sur la face humide de la plaque de refroidissement. Il en résulte une baisse de la température de la plaque de refroidissement. L’air ainsi réchauffé, chargé d’humidité, est ensuite évacué à l’extérieur de la pièce.Part of the cooled air, in contact with the dry side of the cooling plate, is evacuated, so as to cool a part: arrow F 2 . Another part of the cooled air is reinjected into the cooler and directed so as to flow in contact with the wet face of the cooling plate: arrow F 3 . The air thus reinjected heats up, evaporating the water present on the wet side of the cooling plate. This results in a drop in the temperature of the cooling plate. The air thus heated, loaded with humidity, is then evacuated outside the room.
Par rapport aux dispositifs de climatisation les plus répandus, un avantage notable de tels rafraîchisseurs est l’absence de fluide frigorigène. Ces dispositifs doivent uniquement être alimentés par de l’eau. Il en résulte un bilan environnemental plus favorable que les climatiseurs usuels, basés sur une compression d’un fluide frigorigène. On sait que les fluides frigorigènes peuvent avoir des conséquences néfastes sur l’environnement.Compared to the most common air conditioning devices, a notable advantage of such coolers is the absence of refrigerant. These devices must only be powered by water. This results in a more favorable environmental impact than usual air conditioners, based on the compression of a refrigerant. We know that refrigerants can have harmful consequences on the environment.
Un exemple de dispositif à refroidissement indirect a été décrit dans WO2016134417. Dans ce dispositif, l’air à refroidir s’écoule dans des canaux parallèles les uns aux autres. Il en est de même de l’air circulant à travers des canaux comportant des faces humides. Mais la disposition de canaux coplanaires, séparés les uns des autres, n’est pas optimale en terme de perte de charge.An example of an indirect cooling device has been described in WO2016134417. In this device, the air to be cooled flows in channels parallel to each other. The same is true for air circulating through channels with wet faces. But the arrangement of coplanar channels, separated from each other, is not optimal in terms of pressure loss.
Un exemple de dispositif à refroidissement indirect par évaporation a été décrit dans la demande PCT/EP2022/055490. L’invention décrite ci-après est un perfectionnement de ce dispositif, pour optimiser l’écoulement d’air dans le dispositif et la compacité.An example of an indirect evaporative cooling device has been described in application PCT/EP2022/055490. The invention described below is an improvement of this device, to optimize the air flow in the device and the compactness.
Un premier objet de l’invention est un dispositif de climatisation à refroidissement indirect par évaporation, le dispositif étant destiné à insuffler de l’air refroidi dans une pièce, le dispositif comportant :A first object of the invention is an air conditioning device with indirect evaporative cooling, the device being intended to blow cooled air into a room, the device comprising:
- une admission d’air, destinée à admettre de l’air à refroidir ;an air intake, intended to admit air to be cooled;
- une pluralité de plaques, formant un empilement, les plaques étant espacées les unes des autres selon un axe transversal, chaque plaque comportant une face sèche opposée à une face humide, la face humide de chaque plaque étant configurée pour être mouillée par de l’eau, chaque plaque étant destinée à être refroidie sous l’effet d’une évaporation d’eau, à partir de la face humide, chaque plaque s’étendant selon un axe longitudinal, entre une première bordure et une deuxième bordure, chaque bordure formant une extrémité de la plaque dans un plan perpendiculaire à l’axe transversal ;a plurality of plates, forming a stack, the plates being spaced from each other along a transverse axis, each plate having a dry side opposite a wet side, the wet side of each plate being configured to be wetted by water , each plate being intended to be cooled under the effect of evaporation of water, from the wet side, each plate extending along a longitudinal axis, between a first border and a second border, each border forming a end of the plate in a plane perpendicular to the transverse axis;
le dispositif étant tel que, dans chaque empilement :the device being such that, in each stack:
-
deux plaques adjacentes délimitent un canal, le canal étant :
- soit un canal sec, délimité par deux faces sèches de deux plaques adjacentes,
- soit un canal humide, délimité par deux faces humides de deux plaques adjacentes ;
- either a dry channel, delimited by two dry faces of two adjacent plates,
- either a wet channel, delimited by two wet faces of two adjacent plates;
- les plaques sont disposées de façon à former une alternance entre canaux secs et canaux humides, chaque canal sec étant adjacent d’un canal humide, deux canaux respectivement sec et humide adjacents étant reliés par une jonction fluidique;the plates are arranged so as to form an alternation between dry channels and wet channels, each dry channel being adjacent to a wet channel, two adjacent dry and wet channels respectively being connected by a fluid junction;
- chaque canal sec s’étend, selon l’axe longitudinal, entre une entrée d’air, reliée à l’admission d’air, et une sortie froide, la sortie froide étant destinée à une évacuation d’air refroidi suite à l’écoulement de l’air dans le canal sec ;each dry channel extends, along the longitudinal axis, between an air inlet, connected to the air intake, and a cold outlet, the cold outlet being intended for an evacuation of cooled air following the air flow in the dry channel;
- chaque canal humide s’étend selon l’axe longitudinal, entre la jonction fluidique et une sortie humide, la sortie humide étant destinée à une évacuation d’air humidifié suite à l’écoulement dans le canal humide ;each wet channel extends along the longitudinal axis, between the fluid junction and a wet outlet, the wet outlet being intended for an evacuation of humidified air following the flow in the wet channel;
le dispositif peut être tel quethe device can be such that
- les sorties humides de chaque canal humide sont réparties selon un axe latéral, perpendiculaire à l’axe longitudinal et à l’axe transversal ;the wet outlets of each wet channel are distributed along a lateral axis, perpendicular to the longitudinal axis and the transverse axis;
- l’empilement comporte plusieurs conduites humides, réparties selon l’axe latéral, chaque conduite humide étant reliée à plusieurs sorties humides de différents canaux humides respectifs de l’empilement, chaque conduite humide étant configurée pour recevoir l’air humidifié débouchant de différents canaux humides ;the stack comprises several wet pipes, distributed along the lateral axis, each wet pipe being connected to several wet outlets of different respective wet channels of the stack, each wet pipe being configured to receive humidified air emerging from different wet channels ;
- les conduites humides de l’empilement débouchent dans une même chambre de collecte humide ;the wet pipes from the stack open into the same wet collection chamber;
- la chambre de collecte humide débouche sur une ouverture d’évacuation, configurée pour évacuer l’air humide collecté dans la chambre de collecte humide, la chambre de collecte humide s’étendant entre les conduites humides de l’empilement et l’ouverture d’évacuation.the wet collection chamber opens onto an evacuation opening, configured to evacuate the humid air collected in the wet collection chamber, the wet collection chamber extending between the wet pipes of the stack and the opening of evacuation.
Selon une possibilité, le dispositif comporte plusieurs chambres de collecte humides, chaque chambre de collecte humide étant reliée à un ou plusieurs empilements (30), les ouvertures d’évacuation respectives des chambres de collecte humides débouchant dans une même chambre de collecte secondaire (40), de façon que l’air débouchant de chacune desdites chambres de collecte humides est collecté dans la chambre de collecte secondaire.According to one possibility, the device comprises several wet collection chambers, each wet collection chamber being connected to one or more stacks (30), the respective evacuation openings of the wet collection chambers opening into the same secondary collection chamber (40 ), so that the air emerging from each of said wet collection chambers is collected in the secondary collection chamber.
Le dispositif peut comporter deux empilements adjacents, chaque empilement comportant plusieurs conduites humides, réparties le long de l’axe latéral, chaque conduite humide étant reliée à plusieurs sorties humides de différents canaux humides respectifs de l’empilement, chaque conduite humide étant configurée pour recevoir l’air humidifié débouchant de différents canaux humides. La chambre de collecte humide peut s’étendre entre les deux empilements adjacents.The device may comprise two adjacent stacks, each stack comprising several wet pipes, distributed along the lateral axis, each wet pipe being connected to several wet outlets of different respective wet channels of the stack, each wet pipe being configured to receive humidified air emerging from different humid channels. The wet collection chamber can extend between the two adjacent stacks.
Selon une possibilité,According to one possibility,
- le dispositif comporte deux empilements adjacents selon l’axe transversal ;the device comprises two adjacent stacks along the transverse axis;
- les conduites humides desdits deux empilements adjacents débouchent dans la chambre de collecte humide.the wet pipes from said two adjacent stacks open into the wet collection chamber.
Selon une possibilité :According to one possibility:
- le dispositif comporte deux empilements adjacents, le long de l’axe longitudinal, les empilements adjacents étant disposés de part et d’autre d’une cavité centrale;the device comprises two adjacent stacks, along the longitudinal axis, the adjacent stacks being arranged on either side of a central cavity;
- les deux empilements adjacents sont chacun reliés à une chambre de collecte humide ;the two adjacent stacks are each connected to a wet collection chamber;
- les ouvertures d’évacuation respectives de chacune des chambres de collectes humides débouchent dans la cavité centrale, la cavité centrale formant la chambre de collecte secondaire.the respective evacuation openings of each of the wet collection chambers open into the central cavity, the central cavity forming the secondary collection chamber.
Selon une possibilité, chaque empilement comporte :According to one possibility, each stack comprises:
- une partie avant, comportant les entrées d’air des canaux secs et les sorties humides des canaux humides de l’empilement, ainsi que les conduites humides ;a front part, comprising the air inlets of the dry channels and the wet outlets of the wet channels of the stack, as well as the wet pipes;
- une partie arrière, comportant les sorties froides des canaux secs de l’empilement.a rear part, comprising the cold outlets of the dry channels of the stack.
La chambre de collecte humide peut être configurée pour diriger l’air de la partie avant vers la partie arrière de l’empilement, l’ouverture d’évacuation débouchant de la partie arrière de l’empilement.The wet collection chamber may be configured to direct air from the front portion to the rear portion of the stack, with the exhaust opening emerging from the rear portion of the stack.
Selon une possibilité, chaque empilement comporteAccording to one possibility, each stack comprises
- une partie avant, comportant les entrées d’air des canaux secs et les sorties humides des canaux humides de l’empilement, ainsi que les conduites humides ;a front part, comprising the air inlets of the dry channels and the wet outlets of the wet channels of the stack, as well as the wet pipes;
- une partie arrière, comportant les sorties froides des canaux secs de l’empilement ;a rear part, comprising the cold outlets of the dry channels of the stack;
- une face longitudinale, reliant la partie avant et la partie arrière.a longitudinal face, connecting the front part and the rear part.
La chambre de collecte humide peut être configurée pour diriger l’air de la partie avant vers la face longitudinale de l’empilement, l’ouverture d’évacuation s’étendant sur la face longitudinale de l’empilement.The wet collection chamber may be configured to direct air from the front portion toward the longitudinal face of the stack, with the exhaust opening extending across the longitudinal face of the stack.
Selon une possibilité, le dispositif comporte une chambre de collecte froide, reliée aux sorties froides respectives de canaux secs de l’empilement, la chambre de collecte froide étant configurée pour collecter l’air débouchant de chaque sortie froide.According to one possibility, the device comprises a cold collection chamber, connected to the respective cold outlets of dry channels of the stack, the cold collection chamber being configured to collect the air emerging from each cold outlet.
Selon une possibilité:According to one possibility:
- l’empilement est relié à au moins plusieurs conduites d’admission, réparties selon l’axe latéral, chaque conduite d’admission étant reliée à plusieurs entrées sèches de différents canaux secs respectifs de l’empilement, chaque conduite d’admission étant configurée pour distribuer l’air à refroidir dans différents canaux secs ;the stack is connected to at least several intake pipes, distributed along the lateral axis, each intake pipe being connected to several dry inlets of different respective dry channels of the stack, each intake pipe being configured to distribute the air to be cooled in different dry channels;
- les conduites d’admission s’étendent à partir d’une même chambre d’admission, la chambre d’admission formant l’entrée d’air à refroidir.the intake pipes extend from the same intake chamber, the intake chamber forming the air inlet to be cooled.
Selon une possibilité :According to one possibility:
- chaque conduite humide s’étend, perpendiculairement à l’axe transversal, selon une section transversale ;each wet pipe extends, perpendicular to the transverse axis, in a cross section;
- la ou chaque chambre de collecte humide s’étend, perpendiculairement à l’axe transversal, selon une section transversale ;the or each wet collection chamber extends, perpendicular to the transverse axis, in a cross section;
- la section transversale de la ou chaque chambre de collecte humide est supérieure à la section transversale de chaque conduite humide à laquelle la ou chaque chambre de collecte humide est reliée.the cross section of the or each wet collection chamber is greater than the cross section of each wet pipe to which the or each wet collection chamber is connected.
La
La
Les figures 3A à 3J montrent un premier mode de réalisation de l’inventionFigures 3A to 3J show a first embodiment of the invention
Les figures 4A à 4C montrent un deuxième mode de réalisation de l’invention.Figures 4A to 4C show a second embodiment of the invention.
La
La géométrie de l’empilement est similaire à celle décrite dans la demande PCT/EP2022/0055490. L’empilement peut comporter quelques dizaines, voire centaines de plaques, par exemple entre 30 et 1000 plaques 10. Les plaques 10 sont disposées parallèlement les unes aux autres, perpendiculairement à un axe transversal Z. Chaque plaque 10 s’étend parallèlement à un plan PXY. Chaque plaque s’étend, parallèlement à un axe longitudinal X, selon une longueur
Mis à part les première et dernière plaques, délimitant le dispositif selon un axe transversal Z, chaque plaque 10 comporte une face humide 10wet une face sèche 10d. Les faces respectivement sèche et humide d’une même plaque sont opposées, au sens où elles sont distantes de l’épaisseur de la plaque. L’épaisseur de chaque plaque, selon l’axe Z, est la plus faible possible, en prenant en compte les contraintes de tenue mécanique. L’épaisseur dépend du matériau formant la plaque. L’épaisseur peut être comprise entre 10 µm et 1 mm, voire entre 10 µm et 500 µm. L’invention exploite la conduction de la chaleur selon l’axe Z, à travers chaque plaque 10.Apart from the first and last plates, delimiting the device along a transverse axis Z, each plate 10 has a wet face 10 w and a dry face 10 d . The respectively dry and wet faces of the same plate are opposite, in the sense that they are spaced apart by the thickness of the plate. The thickness of each plate, along the Z axis, is as small as possible, taking into account mechanical strength constraints. The thickness depends on the material forming the plate. The thickness can be between 10 µm and 1 mm, or even between 10 µm and 500 µm. The invention exploits the conduction of heat along the Z axis, through each plate 10.
Une face humide 10west destinée à être, de façon la plus régulière possible, mouillée par de l’eau. L’eau peut être directement disposée sur la plaque, ou de façon indirecte, la plaque comportant, au niveau de la face humide, un matériau, dit matériau humide, imbibé d’eau. Il peut par exemple s’agir d’un matériau permettant un pompage de l’eau par capillarité, à partir d’une alimentation en eau. Le matériau peut par exemple comporter de la cellulose ou une structure en polymère. Le mouillage d’une face humide peut également être assuré par des canaux fluidiques, ménagés dans le long de la face humide, et permettant un pompage d’eau par capillarité, à partir de l’alimentation en eau. Dans la suite de la description, le terme plaque inclut une éventuelle structure capillaire formée ou déposée sur la plaque.A 10 w wet face is intended to be wetted with water as regularly as possible. The water can be placed directly on the plate, or indirectly, the plate comprising, at the wet side, a material, called wet material, soaked in water. It may for example be a material allowing water to be pumped by capillary action, from a water supply. The material may for example include cellulose or a polymer structure. Wetting of a wet face can also be ensured by fluidic channels, provided along the wet face, and allowing pumping of water by capillary action, from the water supply. In the remainder of the description, the term plaque includes a possible capillary structure formed or deposited on the plaque.
L’empilement est tel que les faces humides (respectivement sèches) de deux plaques consécutives se font face. Deux faces humides 10w, se faisant face, et appartenant à deux plaques adjacentes, délimitent un canal humide 20w. Deux faces sèches 10d, se faisant face, et appartenant à de deux plaques adjacentes, délimitent un canal sec 20d. Les canaux, secs ou humides, sont délimités par deux montants latéraux, non représentés, s’étendant selon un plan XZ. Les montants latéraux sont espacés l’un de l’autre par la largeur
Ainsi, l’empilement est formé d’une alternance entre canaux secs 20det canaux humides 20w. Chaque canal sec s’étend, selon l’axe longitudinal X, entre une entrée d’air 20d,inet une sortie froide 20d,out. Le système de ventilation est configuré pour permettre les écoulements de l’air à travers les canaux secs et les canaux humides. La sortie froide 20d,outpeut être destinée à être raccordée à une évacuation d’air refroidi, configurée pour insuffler l’air refroidi à l’intérieur de la pièce.Thus, the stack is formed by an alternation between dry channels 20 d and wet channels 20 w . Each dry channel extends, along the longitudinal axis X, between an air inlet 20 d,in and a cold outlet 20 d,out . The ventilation system is configured to allow air flows through dry channels and wet channels. The cold outlet 20 d, out can be intended to be connected to a cooled air exhaust, configured to blow the cooled air inside the room.
L’air à refroidir est aspiré dans le dispositif par un système de ventilation, non représenté sur la
Chaque canal sec 20dest relié à un canal humide 20wadjacent par une jonction fluidique 21. Chaque canal humide 20ws’étend, selon l’axe longitudinal X, entre la jonction fluidique 21 et une sortie humide 20w,out. La jonction fluidique 21 est disposée entre l’entrée d’air 20d,inet la sortie froide 20d,out, ou au niveau de la sortie froide 20d,out. La jonction fluidique 21 est avantageusement plus proche de la sortie froide 20d,outque de l’entrée d’air 20d,in. Ainsi, en considérant le sens d’écoulement de l’air dans le canal sec, la jonction fluidique 21 est disposée dans le canal sec 20d, en amont de la sortie froide 20d,outou au niveau de la sortie froide. Le dispositif 1 est tel que sous l’effet du système de ventilation, une partie de l’air s’écoulant à travers un canal sec 20dest admis dans un canal humide 20wlui étant adjacent à travers la jonction fluidique 21. La jonction fluidique 21 peut être formée par une simple ouverture pratiquée dans la plaque séparant le canal humide du canal sec. Sur les exemples représentés, la jonction fluidique 21 est formée au niveau d’une deuxième bordure, formant une extrémité longitudinale de la plaque. Une partie de l’air refroidi est alors aspiré dans au moins un canal humide 20wadjacent du canal sec 20d, au niveau de la sortie froide 20d,out.Le débit d’air s’écoulant dans le canal humide 20west ajusté par le système de ventilation du dispositif. Cela est facilité par le fait que l’écoulement, dans chaque canal sec, est préférentiellement effectué selon un régime laminaire, la vitesse de l’air étant par exemple comprise entre 0,5 m.s-1et 3 m.s-1.Each dry channel 20 d is connected to an adjacent wet channel 20 w by a fluid junction 21. Each wet channel 20 w extends, along the longitudinal axis X, between the fluid junction 21 and a wet outlet 20 w, out . The fluid junction 21 is arranged between the air inlet 20 d,in and the cold outlet 20 d,out , or at the level of the cold outlet 20 d,out . The fluid junction 21 is advantageously closer to the cold outlet 20 d,out than to the air inlet 20 d,in . Thus, considering the direction of air flow in the dry channel, the fluid junction 21 is arranged in the dry channel 20 d , upstream of the cold outlet 20 d, out or at the level of the cold outlet. The device 1 is such that under the effect of the ventilation system, part of the air flowing through a dry channel 20 d is admitted into a wet channel 20 w adjacent to it through the fluid junction 21. The fluid junction 21 can be formed by a simple opening made in the plate separating the wet channel from the dry channel. In the examples shown, the fluid junction 21 is formed at a second edge, forming a longitudinal end of the plate. Part of the cooled air is then sucked into at least one wet channel 20 w adjacent to the dry channel 20 d , at the level of the cold outlet 20 d, out . The air flow flowing into the wet channel 20 w is adjusted by the device's ventilation system. This is facilitated by the fact that the flow, in each dry channel, is preferably carried out according to a laminar regime, the air speed being for example between 0.5 ms -1 and 3 ms -1 .
La jonction fluidique 21, couplée au système de ventilation, peut être telle que 50 à 75 % du débit d’air s’écoule vers la sortie froide 20d,out, tandis que 25% à 50 % du débit d’air s’écoule à travers la jonction fluidique, vers le canal humide 20w. On note que l’écoulement d’air à travers chaque canal humide 20west effectué dans un sens opposé à l’écoulement d’air dans le canal sec lui étant adjacent. Le dispositif est ainsi configuré pour fonctionner à contre-courant.The fluid junction 21, coupled to the ventilation system, can be such that 50 to 75% of the air flow flows towards the cold outlet 20 d, out , while 25% to 50% of the air flow flows flows through the fluidic junction, towards the wet channel 20 w . Note that the flow of air through each wet channel 20 w is carried out in a direction opposite to the flow of air in the dry channel adjacent to it. The device is thus configured to operate against the current.
La longueur
-
inférieure à la largeur
-
et/ou inférieure à la hauteur
Deux plaques adjacentes 10 sont espacées l’une de l’autre, parallèlement à l’axe Z, selon une distance de préférence inférieure à 2 cm, voire inférieure à 1 cm ou 0,5 cm. L'espacement entre deux plaques adjacentes peut avantageusement être compris entre 0,5 mm et 2 mm.Two adjacent plates 10 are spaced from one another, parallel to the Z axis, at a distance preferably less than 2 cm, or even less than 1 cm or 0.5 cm. The spacing between two adjacent plates can advantageously be between 0.5 mm and 2 mm.
Dans l’exemple représenté, chaque plaque est plane. Selon des variantes possibles, les bordures de deux plaques adjacentes peuvent se rapprocher ou s’éloigner les unes des autres. Le rapprochement et l’éloignement de deux plaques adjacentes permet de former respectivement des ouvertures et des cloisons. Un exemple de rapprochement de plaque est décrit en lien avec la
Chaque plaque 10 comporte des lumières 11, s’étendant autour d’un axe parallèle à l’axe transversal Z. Les premières lumières 11 sont de préférence disposées à proximité d’une même bordure longitudinale de chaque plaque. Par bordure (ou extrémité) longitudinale, on entend une des bordures de la plaque 10 selon l’axe longitudinal X. Par a proximité, il est entendu à une distance de préférence inférieure à 5 cm d’une bordure de la plaque perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Les premières lumières 11 sont pratiquées plus proche de l’arrivée d’air 20d,inque de la sortie d’air froide 20d,out. Dans l’exemple représentés sur les figures 2A à 2E, chaque lumière 11 forme une sortie humide 20w,outd’un canal humide 20w.Each plate 10 comprises lights 11, extending around an axis parallel to the transverse axis Z. The first lights 11 are preferably arranged near the same longitudinal edge of each plate. By longitudinal edge (or end), we mean one of the edges of the plate 10 along the longitudinal axis longitudinal axis In the example shown in Figures 2A to 2E, each light 11 forms a wet outlet 20 w, out of a wet channel 20 w .
Deux premières lumières 11 respectivement formées sur deux plaques adjacentes 10 délimitant un même canal humide 20wdébouchent dans ce dernier. Ainsi, un canal humide 20west en communication fluidique avec au moins une première lumière 11. Deux premières lumières 11, respectivement formées sur deux plaques adjacentes, délimitant un même canal sec 20d, et alignées selon l’axe d’évacuation, sont reliées l’une à l’autre par une paroi étanche 15, traversant le canal sec et formant une conduite humide. La paroi étanche est tubulaire, autour de l’axe d’évacuation. L’empilement est agencé de façon que différentes parois étanches sont alignées autour d’un axe parallèle à l’axe transversal. Chaque alignement forme une conduite humide 17.Two first lights 11 respectively formed on two adjacent plates 10 delimiting the same wet channel 20 w open into the latter. Thus, a wet channel 20 w is in fluidic communication with at least one first light 11. Two first lights 11, respectively formed on two adjacent plates, delimiting the same dry channel 20 d , and aligned along the evacuation axis, are connected to each other by a waterproof wall 15, crossing the dry channel and forming a wet pipe. The waterproof wall is tubular, around the evacuation axis. The stack is arranged so that different waterproof walls are aligned around an axis parallel to the transverse axis. Each alignment forms a wet pipe 17.
Chaque paroi étanche tubulaire 15 traversant un canal sec 20dpeut être obtenue par un joint étanche, ou par un rapprochement local des parois délimitant le canal sec, comme représenté sur la
Les figures 3A à 3J montrent un premier exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention. Sur la
La
La
Dans ce mode de réalisation, chaque empilement comportant plusieurs conduites humides 17, réparties le long de l’axe latéral Y. Chaque conduite humide 17 est reliée à plusieurs sorties humides de différents canaux humides respectifs de l’empilement. Chaque conduite humide est configurée pour recevoir l’air humidifié débouchant de différents canaux humides. La chambre de collecte humide 35 s’étend entre les deux empilements adjacents. Ainsi, les conduites humides 17 des deux empilements adjacents débouchent dans la chambre de collecte humide. La chambre de collecte humide 35 débouche sur l’ouverture d’évacuation 39. Cette dernière est, configurée pour évacuer l’air humide collecté dans la chambre de collecte humide 35. Ainsi, la chambre de collecte humide 35 s’étend entre les conduites humides de l’empilement 17 et l’ouverture d’évacuation 39.In this embodiment, each stack comprises several wet pipes 17, distributed along the lateral axis Y. Each wet pipe 17 is connected to several wet outlets of different respective wet channels of the stack. Each wet pipe is configured to receive humidified air emerging from different wet channels. The wet collection chamber 35 extends between the two adjacent stacks. Thus, the wet pipes 17 of the two adjacent stacks open into the wet collection chamber. The wet collection chamber 35 opens onto the evacuation opening 39. The latter is configured to evacuate the humid air collected in the wet collection chamber 35. Thus, the wet collection chamber 35 extends between the pipes wet from the stack 17 and the evacuation opening 39.
Chaque conduite humide 17 s’étend, dans un plan perpendiculaire à l’axe transversal Z, selon une section transversale. De même, la chambre de collecte humide 35 s’étend, dans un plan perpendiculaire à l’axe transversal Z, selon une section transversale. La section transversale de la chambre de collecte humide 35 est supérieure à la section transversale de chaque conduite humide 17. De préférence, La section transversale de la chambre de collecte humide 35 est égale, ou au moins égale au cumul des sections transversales de chaque conduite humide à laquelle elle est reliée. Cela limite la perte de charge.Each wet pipe 17 extends, in a plane perpendicular to the transverse axis Z, in a cross section. Likewise, the wet collection chamber 35 extends, in a plane perpendicular to the transverse axis Z, in a cross section. The cross section of the wet collection chamber 35 is greater than the cross section of each wet pipe 17. Preferably, the cross section of the wet collection chamber 35 is equal, or at least equal to the accumulation of the cross sections of each pipe humidity to which it is connected. This limits the pressure loss.
Dans l’exemple représenté sur la
Comme représenté sur la
L’air refroidi débouche de chaque canal sec, au niveau de la face arrière 30rde chaque empilement.The cooled air emerges from each dry channel, at the rear face 30 r of each stack.
La
On comprend qu’au sein de l’empilement 30i, le sens de l’écoulement de l’air humide débouchant de chaque canal humide dépend de la position relative du canal humide par rapport aux chambres de collectes couplées à l’empilement. Une telle configuration permet de réduire la perte de charge résultant de l’écoulement de l’air humide à travers les conduites humides. En effet, la distance entre chaque sortie d’un canal humide et la chambre de collecte humide est inférieure ou égale à la demi-hauteur h de l’empilement. Si l’air humidifié débouchant de tous les canaux humides s’écoulait vers la même chambre de collecte humide, la distance entre chaque sortie d’un canal humide et la chambre de collecte humide pourrait être comprise entre h/2 et h pour les canaux les plus éloignés. Cela entraînerait une augmentation de la perte de charge, qui se traduirait par une consommation en énergie plus importante du système de ventilation du dispositif. Dans la configuration représentée sur la
Sur la
Ainsi, chaque empilement 30 est couplé à au moins une chambre de collecte humide 35. Et différentes chambres de collecte humides 35 sont associées à une même chambre de collecte secondaire. Cet arrangement permet une certaine homogénéisation (à ± 10% ou ± 20%) du débit d’air dans chaque colonne humide, et par conséquent, dans chaque canal humide. Cela est dû au fait que la perte de charge vue par l’air humide se propageant dans chaque canal humide est relativement homogène dans les différents canaux humides.Thus, each stack 30 is coupled to at least one wet collection chamber 35. And different wet collection chambers 35 are associated with the same secondary collection chamber. This arrangement allows a certain homogenization (within ± 10% or ± 20%) of the air flow in each wet column, and consequently, in each wet channel. This is due to the fact that the pressure loss seen by the humid air propagating in each wet channel is relatively homogeneous in the different wet channels.
Sur la
La
L’air refroidi débouche de chaque empilement dans la cavité centrale 2. La cavité centrale 2, autour de la chambre de collecte secondaire 40, forme une chambre de collecte froide, reliée aux sorties froides respectives de canaux secs de chaque empilement. La chambre de collecte froide est configurée pour collecter l’air débouchant de chaque sortie froide.The cooled air emerges from each stack into the central cavity 2. The central cavity 2, around the secondary collection chamber 40, forms a cold collection chamber, connected to the respective cold outlets of dry channels of each stack. The cold collection chamber is configured to collect air emerging from each cold outlet.
La
La
Les figures 4A à 4C représentent un dispositif 1’ selon un deuxième mode de réalisation. Le dispositif comporte des empilements, s’étendant entre une face avant 1f et une face arrière 1r. La
Comme décrit en lien avec le premier mode de réalisation, à l’intérieur de chaque empilement, l’air humide s’écoule selon deux directions opposées vers la chambre de collecte humide 35 la plus proche. Sur la
Au débouché de chaque conduite humide 17, l’air humide se propage à l’intérieur d’une chambre de collecte 35, jusqu’à une ouverture d’évacuation 39. Contrairement au mode de réalisation précédent, la chambre de collecte humide 35 est configurée pour diriger l’air de la vers la face longitudinale 30lde l’empilement. Chaque ouverture d’évacuation 39 s’étend sur la face longitudinale 30ld’un empilement.At the outlet of each wet pipe 17, the humid air propagates inside a collection chamber 35, up to an evacuation opening 39. Unlike the previous embodiment, the wet collection chamber 35 is configured to direct the air from the towards the longitudinal face 30 l of the stack. Each evacuation opening 39 extends over the longitudinal face 30 l of a stack.
Le dispositif comporte une premier partie 1A et une deuxième partie 1B. Les empilements respectifs de chaque partie 30 sont alignés selon l’axe longitudinal Z. Une cavité centrale 2 s’étend entre les deux parties 1A, 1B. Deux empilements adjacents, selon l’axe latéral Y, appartenant respectivement à deux parties différentes, sont séparés par la cavité centrale. La cavité centrale fait office de chambre de collecte secondaire 40. Cette dernière est reliée aux chambres de collecte humides 35 de chaque empilement. La chambre de collecte secondaire débouche sur une chambre d’évacuation 5, prenant la forme d’un conduit. La circulation de l’air humide successivement dans les conduites humides 17, les chambres de collecte humides 35 et la chambre de collecte secondaire 40, est commandée par un ventilateur 50.The device comprises a first part 1A and a second part 1B. The respective stacks of each part 30 are aligned along the longitudinal axis Z. A central cavity 2 extends between the two parts 1A, 1B. Two adjacent stacks, along the lateral axis Y, belonging respectively to two different parts, are separated by the central cavity. The central cavity serves as a secondary collection chamber 40. The latter is connected to the wet collection chambers 35 of each stack. The secondary collection chamber opens into an evacuation chamber 5, taking the form of a conduit. The circulation of humid air successively in the humid pipes 17, the humid collection chambers 35 and the secondary collection chamber 40, is controlled by a fan 50.
Sur la
Sur la
Le deuxième mode de réalisation est particulièrement adapté à une configuration selon laquelle la face arrière du dispositif est disposée contre un mur. Cela permet d’obtenir un dispositif dont l’encombrement, selon l’axe longitudinal X, est réduit.The second embodiment is particularly suitable for a configuration in which the rear face of the device is placed against a wall. This makes it possible to obtain a device whose bulk, along the longitudinal axis X, is reduced.
Selon une variante, le dispositif peut être tel qu’au moins un empilement est relié à au moins plusieurs conduites d’admission, réparties selon l’axe latéral Y. Chaque conduite d’admission est reliée à plusieurs entrées de différents canaux secs respectifs de l’empilement. Chaque conduite d’admission est configurée pour distribuer l’air à refroidir dans différents canaux secs. Selon une telle variante, les conduites d’admission reliées à l’empilement s’étendent à partir d’une même chambre d’admission, la chambre d’admission formant l’entrée d’air à refroidir.According to a variant, the device can be such that at least one stack is connected to at least several intake pipes, distributed along the lateral axis Y. Each intake pipe is connected to several inlets of different respective dry channels of stacking. Each intake line is configured to distribute the air to be cooled into different dry channels. According to such a variant, the intake pipes connected to the stack extend from the same intake chamber, the intake chamber forming the air inlet to be cooled.
L’invention permet une gestion optimisée des écoulements d’air, en particulier d’air humide, en limitant les pertes de charges. Elle permet ainsi une certaine homogénéisation du débit d’air circulant dans les canaux des empilements. Elle permet également de proposer des dispositifs compacts, ou dont la géométrie est adaptée à un usage particulier.The invention allows optimized management of air flows, in particular humid air, by limiting pressure losses. It thus allows a certain homogenization of the air flow circulating in the stack channels. It also makes it possible to offer compact devices, or whose geometry is adapted to a particular use.
Claims (11)
- une admission d’air, destinée à admettre de l’air à refroidir ;
- une pluralité de plaques (10), formant un empilement (30), les plaques étant espacées les unes des autres selon un axe transversal (Z), chaque plaque comportant une face sèche (10d) opposée à une face humide (10w), la face humide de chaque plaque étant configurée pour être mouillée par de l’eau, chaque plaque étant destinée à être refroidie sous l’effet d’une évaporation d’eau, à partir de la face humide, chaque plaque s’étendant selon un axe longitudinal, entre une première bordure et une deuxième bordure, chaque bordure formant une extrémité de la plaque dans un plan perpendiculaire à l’axe transversal ;
- deux plaques adjacentes délimitent un canal, le canal étant :
- soit un canal sec (20d), délimité par deux faces sèches (10d) de deux plaques adjacentes,
- soit un canal humide (20w), délimité par deux faces humides (10w) de deux plaques adjacentes ;
- les plaques sont disposées de façon à former une alternance entre canaux secs et canaux humides, chaque canal sec étant adjacent d’un canal humide, deux canaux respectivement sec et humide adjacents étant reliés par une jonction fluidique (21);
- chaque canal sec (20d) s’étend, selon l’axe longitudinal (X), entre une entrée d’air (20d,in), reliée à l’admission d’air, et une sortie froide (20d,out), la sortie froide étant destinée à une évacuation d’air refroidi suite à l’écoulement de l’air dans le canal sec ;
- chaque canal humide (20w) s’étend selon l’axe longitudinal, entre la jonction fluidique (21) et une sortie humide (20w,out), la sortie humide étant destinée à une évacuation d’air humidifié suite à l’écoulement dans le canal humide ;
- les sorties humides de chaque canal humide sont réparties selon un axe latéral (Y), perpendiculaire à l’axe longitudinal et à l’axe transversal ;
- l’empilement comporte plusieurs conduites humides (17), réparties selon l’axe latéral, chaque conduite humide étant reliée à plusieurs sorties humides de différents canaux humides respectifs de l’empilement, chaque conduite humide étant configurée pour recevoir l’air humidifié débouchant de différents canaux humides ;
- les conduites humides de l’empilement débouchent dans une même chambre de collecte humide (35);
- la chambre de collecte humide débouche sur une ouverture d’évacuation (39), configurée pour évacuer l’air humide collecté dans la chambre de collecte humide, la chambre de collecte humide s’étendant entre les conduites humides (17) de l’empilement et l’ouverture d’évacuation.
- an air intake, intended to admit air to be cooled;
- a plurality of plates (10), forming a stack (30), the plates being spaced from each other along a transverse axis (Z), each plate comprising a dry face (10 d ) opposite a wet face (10 w ) , the wet face of each plate being configured to be wetted by water, each plate being intended to be cooled under the effect of water evaporation, from the wet face, each plate extending along a longitudinal axis, between a first border and a second border, each border forming one end of the plate in a plane perpendicular to the transverse axis;
- two adjacent plates delimit a channel, the channel being:
- either a dry channel (20 d ), delimited by two dry faces (10 d ) of two adjacent plates,
- either a wet channel (20 w ), delimited by two wet faces (10 w ) of two adjacent plates;
- the plates are arranged so as to form an alternation between dry channels and wet channels, each dry channel being adjacent to a wet channel, two adjacent dry and wet channels respectively being connected by a fluid junction (21);
- each dry channel (20 d ) extends, along the longitudinal axis (X), between an air inlet (20 d, in ), connected to the air intake, and a cold outlet (20 d, out ), the cold outlet being intended for an evacuation of cooled air following the flow of air in the dry channel;
- each wet channel (20 w ) extends along the longitudinal axis, between the fluid junction (21) and a wet outlet (20 w, out ), the wet outlet being intended for an evacuation of humidified air following the flow in wet channel;
- the wet outlets of each wet channel are distributed along a lateral axis (Y), perpendicular to the longitudinal axis and the transverse axis;
- the stack comprises several wet pipes (17), distributed along the lateral axis, each wet pipe being connected to several wet outlets of different respective wet channels of the stack, each wet pipe being configured to receive the humidified air emerging from different wet channels;
- the wet pipes of the stack open into the same wet collection chamber (35);
- the wet collection chamber opens onto an evacuation opening (39), configured to evacuate the humid air collected in the wet collection chamber, the wet collection chamber extending between the wet pipes (17) of the stack and the evacuation opening.
- le dispositif comporte deux empilements adjacents selon l’axe transversal ;
- les conduites humides desdits deux empilements adjacents débouchent dans la chambre de collecte humide.
- the device comprises two adjacent stacks along the transverse axis;
- the wet pipes from said two adjacent stacks open into the wet collection chamber.
- le dispositif comporte deux empilements adjacents, le long de l’axe longitudinal, les empilements adjacents étant disposés de part et d’autre d’une cavité centrale (2) ;
- les deux empilements adjacents sont chacun reliés à une chambre de collecte humide ;
- les ouvertures d’évacuation respectives de chacune des chambres de collectes humides débouchent dans la cavité centrale, la cavité centrale formant la chambre de collecte secondaire.
- the device comprises two adjacent stacks, along the longitudinal axis, the adjacent stacks being arranged on either side of a central cavity (2);
- the two adjacent stacks are each connected to a wet collection chamber;
- the respective evacuation openings of each of the wet collection chambers open into the central cavity, the central cavity forming the secondary collection chamber.
- une partie avant, comportant les entrées d’air des canaux secs et les sorties humides des canaux humides de l’empilement, ainsi que les conduites humides ;
- une partie arrière, comportant les sorties froides des canaux secs de l’empilement ;
- a front part, comprising the air inlets of the dry channels and the wet outlets of the wet channels of the stack, as well as the wet pipes;
- a rear part, comprising the cold outlets of the dry channels of the stack;
- une partie avant, comportant les entrées d’air des canaux secs et les sorties humides des canaux humides de l’empilement, ainsi que les conduites humides ;
- une partie arrière, comportant les sorties froides des canaux secs de l’empilement ;
- une face longitudinale, reliant la partie avant et la partie arrière ;
- a front part, comprising the air inlets of the dry channels and the wet outlets of the wet channels of the stack, as well as the wet pipes;
- a rear part, comprising the cold outlets of the dry channels of the stack;
- a longitudinal face, connecting the front part and the rear part;
- l’empilement est relié à au moins plusieurs conduites d’admission, réparties selon l’axe latéral, chaque conduite d’admission étant reliée à plusieurs entrées sèches de différents canaux secs respectifs de l’empilement, chaque conduite d’admission étant configurée pour distribuer l’air à refroidir dans différents canaux secs ;
- les conduites d’admission s’étendent à partir d’une même chambre d’admission, la chambre d’admission formant l’entrée d’air à refroidir.
- the stack is connected to at least several intake pipes, distributed along the lateral axis, each intake pipe being connected to several dry inlets of different respective dry channels of the stack, each intake pipe being configured to distribute the air to be cooled in different dry channels;
- the intake pipes extend from the same intake chamber, the intake chamber forming the air inlet to be cooled.
- chaque conduite humide s’étend, perpendiculairement à l’axe transversal, selon une section transversale ;
- la ou chaque chambre de collecte humide s’étend, perpendiculairement à l’axe transversal, selon une section transversale ;
- la section transversale de la ou chaque chambre de collecte humide est supérieure à la section transversale de chaque conduite humide à laquelle la ou chaque chambre de collecte est reliée.
- each wet pipe extends, perpendicular to the transverse axis, in a cross section;
- the or each wet collection chamber extends, perpendicular to the transverse axis, in a cross section;
- the cross section of the or each wet collection chamber is greater than the cross section of each wet pipe to which the or each collection chamber is connected.
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- 2022-09-08 FR FR2209020A patent/FR3139621A1/en active Pending
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