FR3140309A1 - Système de déshumidification à dessiccant et procédé de déshumidification. - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de déshumidification d’un air destiné à circuler dans un habitacle (4) de véhicule automobile, le procédé comprenant au moins une itération d’une étape de déshumidification consistant à traiter au moins une partie de l’air avec un dessiccant capable d’absorber une partie de l’humidité contenue dans l’air, le dessiccant étant du type susceptible d’être régénéré par un traitement thermique, le procédé comprenant en outre une étape de régénération consistant à soumettre au moins une partie du dessiccant utilisé dans l’étape de déshumidification à un traitement thermique pour régénérer au moins en partie le dessiccant afin de permettre la mise en œuvre d’au moins une nouvelle itération de l’étape de déshumidification avec le dessiccant. L’invention concerne également un système (1) de déshumidification d’un air, destiné à circuler dans un habitacle (4) de véhicule, le système (1) étant conçu pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention. (Figure 1)
Description
Le domaine technique concerne les procédés de déshumidification mettant en œuvre un dessiccant, les systèmes de déshumidification mettant en œuvre de tels procédés et les véhicules équipés de tels systèmes.
Les véhicules à motorisations électriques connaissent un intérêt croissant de la part des clients, tandis que leurs autonomies sont sans cesse améliorées par les constructeurs d’automobiles. Pour ce faire, les acteurs industriels impliqués ont beaucoup investi dans le développement de nouvelles technologies pour proposer des batteries toujours plus performantes, c’est-à-dire des batteries offrant des vitesses de charges accrues, des capacités en constante augmentation et des densités énergétiques élevées.
En parallèle de l’amélioration des technologies, les constructeurs d’automobiles mettent également l’accent sur l’optimisation de la consommation électrique de leurs véhicules. Or le climatiseur qui permet de réguler la température et l’humidité de l’air intérieur du véhicule est très consommateur en énergie, prélevée sur les batteries électriques du véhicule. Cette consommation n’est pas négligeable puisque, lorsque le climatiseur est en fonctionnement, l’autonomie des véhicules électriques est réduite considérablement, jusqu’à 25% en climats chauds ou froids.
Afin de limiter la consommation électrique du climatiseur, une fois l’habitacle conditionné à la température souhaitée, le climatiseur fonctionne dans un mode qualifié de recyclage, consistant à faire circuler et traiter l’air de l’habitacle sans apport d’air frais extérieur. Le mode recyclage permet en effet d’éviter de réchauffer ou de refroidir l’air extérieur, opérations gourmandes en énergie électrique.
Le mode de recyclage présente toutefois l‘inconvénient que l’air de l’habitacle accumule de l’humidité, provenant de la respiration des occupants du véhicule, susceptible de générer de la buée sur les vitrages du véhicule. Depuis peu, certains véhicules sont équipés d’une sonde d’humidité permettant de mesurer l’humidité de l’air de l’habitacle et de commander l’apport d’air frais venant de l’extérieur en cas d’humidité excessive. L’apport d’air frais venant de l’extérieur permet de réduire l’humidité et le risque de formation de buée mais nécessite une consommation d’énergie pour conditionner l’air frais apporté.
Ainsi, il existe un besoin d’une solution permettant de gérer l’humidité de l’air de l’habitacle tout en optimisant la consommation électrique du véhicule.
La présente invention a pour objet de pallier les problèmes exposés précédemment. Dans ce contexte technique, un but de la présente invention est de fournir, d’une part, un procédé de déshumidification permettant de déshumidifier l’air sans apport d’air frais extérieur et sans consommation électrique et, d’autre part, un système de déshumidification mettant en œuvre le procédé selon l’invention.
A cet effet, la présente invention se rapporte à un procédé de déshumidification d’un air destiné à circuler dans un habitacle de véhicule automobile, le procédé comprenant au moins une itération d’une étape de déshumidification consistant à traiter au moins une partie de l’air avec un dessiccant capable d’absorber une partie de l’humidité contenue dans l’air, le dessiccant étant du type susceptible d’être régénéré par un traitement thermique, le procédé comprenant en outre une étape de régénération consistant à soumettre au moins une partie du dessiccant utilisé dans l’étape de déshumidification à un traitement thermique pour régénérer au moins en partie le dessiccant afin de permettre la mise en œuvre d’au moins une nouvelle itération de l’étape de déshumidification avec le dessiccant.
L’invention concerne encore un système de déshumidification d’un air, destiné à circuler dans un habitacle de véhicule, le système étant conçu pour mettre en œuvre un procédé selon l’invention, le système comprenant un compartiment à dessiccant contenant le dessiccant, le système étant conçu pour mettre l’air en circulation en contact avec le dessiccant dans le compartiment lors de l’étape de déshumidification.
L’invention concerne enfin un véhicule automobile comprenant au moins un système de déshumidification selon l’invention.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet de contrôler l’humidité de l’air de l’habitacle grâce à l’étape de déshumidification. L’étape de déshumidification traite l’air de l’habitacle, c’est-à-dire transfére une partie de l’eau présente dans l’air sous forme d’humidité vers le dessiccant, par exemple sous forme liquide. Cette étape de déshumidification implique une consommation du dessiccant qui présente une capacité d’absorption d’humidité limitée. Lorsque le dessiccant est saturé en eau provenant de l’humidité absorbée, ce dernier n’est plus en mesure d’absorber d’avantage d’humidité. Il est à noter que plusieurs itérations de l’étape de déshydratation peuvent être effectuées avant que le dessiccant ne soit saturé. L’étape de régénération du procédé permet de le régénérer par le traitement thermique. Ainsi, le traitement thermique permet de séparer l’eau absorbée du dessiccant qui est alors régénéré car en mesure d’absorber une nouvelle quantité d’eau. Avec le dessiccant régénéré plusieurs itérations de l’étape de déshumidification sont susceptibles d’être effectuées. Ainsi, le procédé selon l’invention permet d’éviter l’apport d’air frais venant de l’extérieur. Le système de déshumidification permet la mise en œuvre du procédé selon l‘invention dans le véhicule selon l’invention.
Selon un mode de mise en œuvre de l’invention, le traitement thermique est effectué par une élévation de température du dessiccant.
Selon une possibilité, l’étape de régénération met en œuvre un échange de chaleur avec un élément du véhicule susceptible de libérer de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie de traction du véhicule. Ainsi, le procédé selon l’invention permet d’utiliser l’énergie calorifique dissipée par l’élément du véhicule susceptible de libérer de la chaleur en fonctionnement. Cette énergie est perdue sans la mise en œuvre du procédé selon l’invention : la mise en œuvre du procédé selon l’invention améliore le rendement énergétique du véhicule selon l’invention.
Selon un mode de mise en œuvre, le procédé met en œuvre un dessiccant comprenant au moins un sel de silice. Un sel de silice est bon marché et facilement disponible.
Selon un mode de réalisation, le système comporte un circuit de recyclage de l’air, conçu pour mettre en œuvre l’étape de déshumidification en prélevant de l’air dans l’habitacle afin de le traiter et de le réinjecter dans l’habitacle, le circuit de recyclage incluant le compartiment à dessiccant.
Selon une possibilité, le système comporte un circuit de régénération conçu pour mettre en œuvre l’étape de régénération du procédé en permettant la circulation d’un fluide afin de soumettre le compartiment à dessiccant au traitement thermique.
Avantageusement, le circuit de régénération est conçu pour prélever de la chaleur émise par une batterie de traction du véhicule équipé du système. La batterie de traction d’un véhicule électrique dégage naturellement de la chaleur en fonctionnement, qui est mise avantageusement à profit par le système afin d’éviter ou de diminuer une consommation d’électricité lorsque le dessiccant est soumis au traitement thermique.
Selon une possibilité, le compartiment à dessiccant comporte des billes de gel de silice.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant au dessin annexé sur lequel :
Un procédé de déshumidification selon l’invention est destiné à déshumidifier un air susceptible de circuler dans un habitacle de véhicule automobile. Le système 1 de déshumidification selon l’invention, illustré sur la est conçu pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
Le Procédé de déshumidification comprend au moins une itération d’une étape de déshumidification et une étape de régénération. L’étape de déshumidification consiste à traiter au moins une partie de l’air avec un dessiccant capable d’absorber une partie de l’humidité contenue dans l’air, le dessiccant étant choisi pour être régénérable par un traitement thermique. En particulier, le procédé met en œuvre un dessiccant comprenant au moins un sel de silice, comme par exemple des billes de gel de silice.
Le procédé selon l’invention comprend en outre une étape de régénération consistant à soumettre au moins une partie du dessiccant utilisé dans l’étape de déshumidification à un traitement thermique pour régénérer au moins en partie le dessiccant afin de permettre la mise en œuvre d’au moins une nouvelle itération de l’étape de déshumidification avec le dessiccant.
Le traitement thermique est avantageusement une élévation de température du dessiccant. Une telle élévation de température du dessiccant est, par exemple, permise par la mise en œuvre d’un échange de chaleur avec un élément du véhicule susceptible de libérer de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie de traction du véhicule.
Le système 1 selon l’invention comporte un compartiment 2 à dessiccant contenant le dessiccant. Le système 1 est conçu pour mettre l’air en circulation en contact avec le dessiccant dans le compartiment 2, lors de l’étape de déshumidification. Par exemple, le système 1 comporte un circuit de recyclage 3 de l’air, conçu pour mettre en œuvre l’étape de déshydratation en prélevant de l’air dans l’habitacle 4 afin de le traiter et de le réinjecter dans l’habitacle 4.
Le circuit de recyclage 3 comporte, par exemple, un dispositif de ventilation et de chauffage 5 capable de réchauffer l’air susceptible d’être injecté dans l’habitacle 4. Ainsi, l’air prélevé dans l’habitacle 4 est amené à circuler dans le compartiment 2 à dessiccant avant d’être conduit dans le dispositif de ventilation et de chauffage 5. A noter que le dispositif de ventilation et de chauffage 5 est en mesure de prélever de l’air provenant de l’extérieur 6 du véhicule et de l’injecter dans l’habitacle 4 aux moyens, par exemple, d’un volet 7 d’alimentation, illustré sur la figure. Lorsque le système 1 est monté sur un véhicule électrique, comme illustré sur la figure, le volet 7 est généralement fermé par temps froids, dans la mesure où l’humidité de l’air le permet, pour éviter de réchauffer de l’air froid provenant de l’extérieur 6, le système 1 fonctionnant alors dans un mode qualifié de recyclage de l’air de l’habitacle 4. Dans le cas où l’humidité de l’air de l’habitacle 4 devient excessive, le volet 7 est alors ouvert afin d’apporter de l’air frais provenant de l’extérieur 6.
Le système 1 de déshumidification comporte en outre un circuit de régénération 8 conçu pour mettre en œuvre l’étape de régénération du procédé en permettant la circulation d’un fluide, par exemple un liquide caloriporteur, afin de soumettre le compartiment 2 à dessiccant au traitement thermique.
Comme illustré sur la figure, le circuit de régénération 8 est en communication fluidique avec un circuit de conditionnement 9 d’une batterie 10 de traction. La batterie 10, lorsque le véhicule selon l’invention est en fonctionnement, dégage de la chaleur qui est collectée par un dissipateur de chaleur 11. Le dissipateur de chaleur 11 est en mesure de transférer de la chaleur à un fluide du circuit de conditionnement 9 qui est mis en circulation, grâce à une pompe 12, afin de transférer la chaleur reçue par le dissipateur 11 vers l’extérieur 6 dans un radiateur 13. En cas de besoin en conditions climatiques froides, un dispositif de chauffage 14 permet de chauffer le fluide du circuit de conditionnement 9 pour réchauffer la batterie 10.
Le circuit de régénération 8 comporte une liaison fluidique 15 reliant le circuit de conditionnement 9 au compartiment 2 à dessiccant, disposée entre le dissipateur de chaleur 11 et le radiateur 13, en suivant le sens de circulation du fluide, afin de permettre une élévation de température du compartiment 2 par le fluide réchauffé par le dissipateur de chaleur 11. Avantageusement, le circuit de régénération 8 est conçu de sorte que le fluide réchauffant le compartiment 2 réchauffe ensuite le circuit de recyclage 3.
Avantageusement, le circuit de régénération 8 comporte une vanne 16 conçue pour permettre ou interdire, en fonction des besoins, la circulation de fluide dans la liaison fluidique 15.
Avantageusement, le système 1 est conçu, par exemple, pour que l’air circulant dans le compartiment 2 à dessiccant, durant l’étape de régénération est évacué à l’extérieur 6 du véhicule avec une partie de l’humidité relâchée par le dissipateur de chaleur 11 lors du traitement thermique.
Ainsi, le procédé selon l’invention mis en œuvre par le système 1 permet d’utiliser la chaleur dégagée par la batterie 10 du véhicule afin de régénérer le dessiccant, lors de l’étape de régénération, évitant ainsi la consommation d’électricité. Le système 1 permet donc de gérer l’humidité de l’air de l’habitacle 4, grâce au dessiccant, sans apport d’air frais et sans consommation d’électricité.
L’invention ne se limite pas au mode de mise en œuvre du procédé selon l’invention ou au mode de réalisation du système de déshumidification décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais d’autres modes de réalisation peuvent être conçus par l’homme de métier sans sortir du cadre et de la portée de la présente invention.
Claims (10)
- Procédé de déshumidification d’un air destiné à circuler dans un habitacle (4) de véhicule automobile, le procédé comprenant au moins une itération d’une étape de déshumidification consistant à traiter au moins une partie de l’air avec un dessiccant capable d’absorber une partie de l’humidité contenue dans l’air, le dessiccant étant du type susceptible d’être régénéré par un traitement thermique, le procédé comprenant en outre une étape de régénération consistant à soumettre au moins une partie du dessiccant utilisé dans l’étape de déshumidification à un traitement thermique pour régénérer au moins en partie le dessiccant afin de permettre la mise en œuvre d’au moins une nouvelle itération de l’étape de déshumidification avec le dessiccant.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement thermique est effectué par une élévation de température du dessiccant.
- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en que l’étape de régénération met en œuvre un échange de chaleur avec un élément du véhicule susceptible de libérer de la chaleur en fonctionnement, notamment une batterie (10) de traction du véhicule.
- Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il met en œuvre un dessiccant comprenant au moins un sel de silice.
- Système (1) de déshumidification d’un air, destiné à circuler dans un habitacle (4) de véhicule, le système (1) étant conçu pour mettre en œuvre un procédé selon l’une des revendications 1 à 4, le système (1) comprenant un compartiment (2) à dessiccant contenant le dessiccant, le système (1) étant conçu pour mettre l’air en circulation en contact avec le dessiccant dans le compartiment (2) lors de l’étape de déshumidification.
- Système (1) de déshumidification selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de recyclage (3) de l’air, conçu pour mettre en œuvre l’étape de déshumidification en prélevant de l’air dans l’habitacle (4) afin de le traiter et de le réinjecter dans l’habitacle (4), le circuit de recyclage (3) incluant le compartiment (2) à dessiccant.
- Système (1) de déshumidification selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu’il comporte un circuit de régénération (8) conçu pour mettre en œuvre l’étape de régénération du procédé en permettant la circulation d’un fluide afin de soumettre le compartiment (2) à dessiccant au traitement thermique.
- Système (1) de déshumidification selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit de régénération (8) est conçu pour prélever de la chaleur émise par une batterie (10) de traction du véhicule équipé du système (1).
- Système (1) de déshumidification selon l’une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le compartiment (2) à dessiccant comporte des billes de gel de silice.
- Véhicule automobile comprenant au moins un système (1) de déshumidification selon l’une des revendications 5 à 9.
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