WO2011117841A1 - Dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air, systeme et machine de production d'eau potable - Google Patents

Dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air, systeme et machine de production d'eau potable Download PDF

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Michel Poyet
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0003—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation by using heat-exchange surfaces for indirect contact between gases or vapours and the cooling medium
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D5/009—Collecting, removing and/or treatment of the condensate
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the present invention relates to a device for extracting water contained in the air.
  • the invention also relates to a drinking water production system comprising the device for extracting water contained in the air.
  • the invention also relates to a machine comprising the system for producing drinking water.
  • EP 0 597 716 and EP 0 891 523 propose such machines.
  • the main performance criterion of these machines is the amount of water produced per unit of operating energy of the machine.
  • the invention proposes a device for extracting water contained in the air by condensation, the device comprising:
  • a compressor of the heat-exchange fluid evaporated by the evaporator the compressor being placed in the airstream downstream of the evaporator.
  • the fan pushes the airflow on the evaporator.
  • the extraction device comprises a sealed duct for the air flow created by the fan, the duct channeling the flow of air between the fan, the evaporator and the compressor.
  • the extraction device comprises:
  • a condenser of the heat transfer fluid for condensing the compressed fluid by the compressor
  • the inlet and outlet of the coolant being provided to be connected to a circuit bringing the heat transfer fluid from the outlet to the inlet.
  • the extraction device further comprises:
  • a condenser for condensing the compressed fluid by the compressor
  • a dehydrator for dehydrating the fluid condensed by the condenser downstream of the condenser
  • the extraction device is arranged in block adapted to be installed interchangeably, in a system for producing drinking water from the air.
  • the invention also proposes a system for producing drinking water from air, comprising:
  • the device for extracting water contained in the preceding air the device for extracting water contained in the preceding air
  • control unit controlling the extraction of water contained in the air according to the temperature and hygrometry measurements provided by the sensors.
  • the device for extracting water contained in the air comprises a heat transfer fluid solenoid valve between the evaporator and the compressor, for selectively returning heat transfer fluid upstream of the evaporator, the solenoid valve being controlled for adjust the temperature of the evaporator.
  • the system comprises a filter, the filter comprising a part for the physical filtering of the air flow and a part for the sanitary treatment of the air flow, the part for the sanitary treatment being chosen from the group consisting of a physical filter treated to prevent bacterial or microbial growth, a plasma filter, and an ultraviolet light-emitting diode filter.
  • system further comprises:
  • a pump for pumping water stored in the storage tank; the pump being provided for the consumption of water stored by a user, the duration of the actuation of the pump determining a volume of water pumped;
  • the control unit controlling the extraction of water contained in the air by the extraction device according to the volume of water pumped for consumption.
  • the system further comprises a refrigeration circuit of the water stored in the storage tank, the refrigeration circuit comprising:
  • the system further comprises a set of stored water treatment filters, the filter set comprising at least one filter selected from the group consisting of a sediment filter, a compressed activated carbon filter, and an ultrafiltration membrane, the set of filters filtering the water pumped by the pump.
  • the filter set comprising at least one filter selected from the group consisting of a sediment filter, a compressed activated carbon filter, and an ultrafiltration membrane, the set of filters filtering the water pumped by the pump.
  • the system further comprises: - a discharge circuit, in the storage tank, the filtered water by the set of filters;
  • the system comprises an ultraviolet lamp for the sanitary treatment of the water stored in the storage tank.
  • the invention also proposes a machine for producing drinking water from air, the machine comprising:
  • the system for producing drinking water from the previous air divided into three parts over the height, including a lower part comprising the storage tank, an intermediate portion comprising the extraction device, and a high part comprising the control unit;
  • a structure comprising hollow plastic pipes for the passage of the cables of the system to the different parts of the machine.
  • the machine comprises a device for transmitting remote information to a centralized storage of information on a server or to a remote receiver, the remote communication device comprising a remote communication member chosen from the group consisting of a transmitter / receiver power point, GPRS transceiver, WIFI transceiver.
  • the invention also proposes a set of remote information processing of a drinking water production machine, the assembly comprising:
  • a device for transmitting information remotely the device being external to the machine and designed to communicate by carrier current with the data collection member, the device comprising a modem for sending data remotely collected by the collecting member and received by the device;
  • the invention then proposes a remote information processing method of a drinking water production machine using the preceding processing set, the method comprising:
  • the communication via carrier current, to the transmission device, of the data collected by the data collection member; - Transmission of data remotely by the transmission device via its modem, the data being processed by the processing software.
  • the method furthermore comprises, after the processing of the data transmitted remotely, the adaptation of the control of the machine by sending instructions for adapting the control of the machine to the device for transmitting the information. remote.
  • FIG. 1 a schematic diagram of the water extraction device contained in the air
  • FIG. 2 a schematic diagram of the drinking water production system, with the fluidic connections represented in filament;
  • FIG. 3 a block diagram of the wiring of the drinking water production machine, with the electric and electronic cables shown in filial;
  • the invention relates to a device for extracting water contained in the air by condensation.
  • the device 30 for extracting water contained in the air comprises a fan 28.
  • the fan 28 creates a flow of air inside the device 30 for extracting water contained in the air flow.
  • the flow of air is represented by dashed lines in FIG. 1.
  • the direction of the air flow is indicated by solid arrows upstream and downstream of the air flow passing through the device 30.
  • the device 30 further comprises an evaporator 32 of heat transfer fluid.
  • the evaporator 32 is a heat exchanger of the coolant with the air flow.
  • the heat transfer fluid in the evaporator 32 is at a temperature lower than that of the air flow downstream of the evaporator 32 to condense the water contained in the air flow.
  • the air flow cools in contact with the evaporator 32, the thermal energy lost by the air flow being transmitted to the heat transfer fluid which evaporates.
  • the evaporator 32 extracts the water from the air flow by condensation of the water.
  • the saturation vapor pressure of water in the air decreases with temperature.
  • Cold air can contain less water in gaseous form than hot air can hold.
  • the cooling air flow reaches the limit temperature below which the amount of water in gaseous form in the air exceeds the limit of water that the air can contain at this temperature.
  • the dew point is reached, the water that exceeds the limit of air capacity condenses.
  • part of the water initially contained in gaseous form in the air stream is in liquid form in contact with the evaporator 32.
  • the device 30 further comprises, placed in the stream of air downstream of the evaporator 32, a compressor 34 of the coolant. After the evaporator 32, the air flow is fresh (for example, with a temperature of about 11 ° C), it passes directly on the compressor 34 to cool.
  • the compressor 34 is permanently cooled when the device 30 is actuated.
  • the air stream from which the water has been extracted removes the heat generated by the compressor 34 and can maintain it at a temperature below 45 ° C.
  • This arrangement avoids the overheating problem of the compressor 34.
  • the compressor 34 continuously cooled does not reach the safe operating limit conditions, for example 75 ° C.
  • the operating time of the extraction device 30 can thus be increased and the amount of water extracted is greater.
  • the device 30 is thus not subjected to restrained shutdowns for safety reasons while the conditions for extracting water can be ideal.
  • the device 30 can therefore concentrate the extraction of water at the moment when the conditions are ideal, thus limiting the consumption of operating energy of the compressor 32 and the fan 28.
  • the compressor 34 is disposed downstream of the evaporator 32 for the coolant.
  • the compressor 34 compresses the heat transfer fluid evaporated by the evaporator 32 with the air flow.
  • a heat transfer fluid circuit can then be provided to bring the heat transfer fluid upstream of the evaporator 32.
  • the heat transfer fluid then travels a thermodynamic cycle.
  • the extraction device 30 thus makes it possible to improve the quantity of water extracted per unit of operating energy of the machine.
  • the integration of this device 30 in a water production system or machine thus makes it possible to obtain a production of water from air with a better performance.
  • the fan 28 may be disposed upstream in the airflow with respect to the evaporator 32 and the compressor 34.
  • the fan 28 pushes the airflow over the evaporator 32, rather than sucking the flow of air. air through the evaporate.
  • Such an arrangement allows an air passage on the evaporator 32 more important, because for the same power consumption, the fans pushing the air on the evaporator 32 have a better performance compared to the fans sucking the air on the evaporator 32).
  • the device 30 may comprise a sealed duct for the air flow created by the fan 28.
  • the duct channels the flow of air between the fan 28, the evaporator 32 and the compressor 34.
  • the extraction device 30 is an airtight compartment with limited losses between the fan 28, the evaporator 32 and the compressor 34.
  • the entire flow of air passes on the evaporator 32, then on the compressor 32. This allows a gain for the extraction of water of the order of 15 to 20% with respect to an extraction device not comprising a sealed conduit.
  • Table I comparative tests were conducted between a conventional water production system not comprising no sealed conduit and the system object of the invention comprising a sealed conduit. Both systems are located in the same casing (packing box) of water machine.
  • the conventional system is not placed in a sealed conduit while the system object of the invention is placed in a sealed conduit as previously described.
  • the only open parts of the sealed duct correspond to the air inlet and the air outlet.
  • the yields correspond to the production in dm 3 / h.
  • the device 30 may comprise a condenser 36 of the coolant.
  • the condenser 36 is placed downstream of the compressor 34 for the coolant, that is to say that the condenser 36 condenses the compressed fluid by the compressor 34.
  • the condenser 36 is preferably disposed downstream of the compressor 34 in the air flow, particularly in the sealed conduit of the device 30.
  • the compressed heat transfer fluid present in the condenser 36 transfers its heat to the air flow to the external contact of the condenser 36.
  • the fluid which can still be in gaseous form after the compressor 34, gradually liquefies as it advances in the tubes making up the condenser 36.
  • the coolant is liquid and hot.
  • the condenser 36 contributes to the thermodynamic cycle of the coolant.
  • the device 30 may include, in addition to the condenser 36 of the heat transfer fluid, an inlet of the coolant and an outlet of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid inlet is disposed upstream of the evaporator 32.
  • the heat transfer fluid outlet is disposed downstream of the condenser 36.
  • the inlet and the outlet are designed to be connected to a circuit bringing the heat transfer fluid from the outlet to the inlet, allowing the coolant to travel through a thermodynamic cycle.
  • the circuit may comprise a dehydrator 42, to dehydrate the condensed fluid by the condenser 36.
  • the dehydrator is downstream of the condenser 36.
  • the circuit may comprise an expander to relax the dehydrated fluid by the dehydrator 42.
  • the expander 44 is upstream of the evaporator 32.
  • the expander 44 provides a significant pressure drop of the heat transfer fluid. This pressure drop causes a drop in temperature to a value lower than that of the air flow through the evaporator 32. Downstream of the expander 44, the heat transfer fluid enters the evaporator 32, for example in liquid form mainly with 15 to 20% in vapor form.
  • the expander 44 may be chosen from the group consisting of a thermostatic expansion valve, an electronic expansion valve or a capillary expander.
  • the electronic expansion valve has the advantage of allowing a precise and optimum adjustment when associated with temperature probes and a regulator.
  • the capillary expander has the advantage of simplicity of design (a simple tube of 1, 2mm diameter) with a limited price and implementation.
  • the thermostatic expansion valve has the advantage of regulating the flow of fluid as a function of the heat load of the air.
  • the thermostatic expansion valve is preferred for the drinking water production system.
  • the dehydrator 42 is particularly useful when using a thermostatic expansion valve. Indeed it is then preferable to have a reservoir called "liquid bottle” with the thermostatic expansion valve.
  • the coolant can then contain traces of moisture, due to the liquid bottle, which combine with oil, provided in the coolant circuit for the lubrication of the compressor 34.
  • the "bottle dehydrator” has the advantage of combining filtration, dehydration and buffer volume in a single volume. coolant.
  • the expander 44 is a regulating member that allows more or less heat transfer fluid depending on the air temperature, which varies the flow of fluid. This variation is absorbed by the volume of the bottle and provides a coolant supply of the expander 44.
  • the circuit may comprise a pressure switch 48.
  • the pressure switch 48 is preferably downstream of the expander 44 and upstream of the evaporator 32, in the low-pressure part of the heat transfer fluid circuit.
  • the pressure switch 48 makes it possible to measure the pressure drops of the fluid in the heat transfer fluid circuit. If the filters of the dehydrator 42 are fouled the pressure of the coolant drops. The fouling of the dehydrator 42 is then determined as a function of the pressure of the coolant.
  • the control unit 80 informed by the pressure switch 48, can cut the compressor 34.
  • the damage to the compressor 34 is limited and may indicate clogging of the filters of the dehydrator 42.
  • the service life of the compressor is improved.
  • the circuit bringing the heat transfer fluid can be arranged outside, independently of the extraction device 30.
  • Such an arrangement of the circuit bringing the upstream fluid allows to arrange device in the form of a compact block.
  • the block is adapted to be installed interchangeably in a system for producing drinking water from the air. The block is thus independent of the rest of the drinking water production system and can be easily replaced or changed depending on maintenance requirements for example.
  • the circuit bringing the coolant can alternatively be included in the device 30.
  • the inlet and the heat transfer fluid outlet are then no longer necessary.
  • the circuit may still comprise a dehydrator 42, a pressure reducer 44, a pressure switch 48 as previously described.
  • the arrangement in the form of an interchangeable block to be installed in a drinking water production system, as previously described, is still possible.
  • the drinking water production system is represented in FIG. 2 by a schematic diagram.
  • the system comprises the extraction device described above.
  • the system further comprises sensors (shown in Figure 3 by reference 86) for measuring the temperature and moisture content of the air outside the system. Hygrometry, or degree of hygrometry, or hygrometric degree, characterizes the humidity of the air, namely the amount of water in gaseous form contained in the air.
  • the temperature and humidity sensors 86 can be installed at the inlet of the airflow in the system.
  • the system further includes a control unit.
  • Figure 3 shows the control unit 80.
  • the control unit 80 controls the extraction of water contained in the air by the extraction device 30.
  • the control of the extraction of water contained in the air by the device 30 can be carried out according to the temperature and hygrometry measurements provided by the sensors 86.
  • the temperature for example, at least 15 ° C
  • the hygrometry rate for example, at least 30%
  • the extraction device 30 is controlled in operation by the control unit 80. Different operating values are described in more detail by the after.
  • the sensors 86 make it possible to determine the yield of water extracted immediately.
  • the control unit 80 optimizes the efficiency of the machine to the maximum with the help of the information from the sensors 86.
  • the control unit 80 thus determines the ideal dew point.
  • the ideal dew point is on average between 9 ° C and 12 ° C difference with the air temperature at the entrance. If the temperature of the air entering the evaporator 32 is 24 ° C, the ideal temperature should be between 12 ° C and 15 ° C on the evaporator. For each degree of incoming air temperature, the temperature degree on the evaporator 32 is calculated automatically. Different values of correspondence between the temperature of the incoming air and the temperature of the evaporator 32 are described below.
  • the control unit 80 controls the regulation of the temperature of the heat transfer fluid entering the evaporator 32 (the temperature of the evaporator 32), for example by means of a solenoid valve 40 of the device 30, between the evaporator 32 and the compressor 34.
  • the electro valve 40 is thus downstream of the evaporator 32 and upstream of the compressor 34.
  • the electro valve 40 can selectively bring coolant upstream of the evaporator 32, as shown in FIG.
  • a small amount of hot heat transfer fluid for example in the form of gas which has been evaporated by the evaporator 32
  • a small amount of hot heat transfer fluid for example in the form of gas which has been evaporated by the evaporator 32
  • a coolant temperature sensor downstream of the evaporator 32 to allow the control unit 80 to have a control loop on the temperature of the heat transfer fluid.
  • the control unit 80 can control the extraction of water contained in the air according to the water consumption of the user.
  • the control unit 80 then limits the extraction of water to the amount of water usually consumed by the user. It is estimated that 1.5 liters of water consumption per person per day. Water consumption can also be determined using the various measures available to the control unit 80, as described in the following description, for example. This optimizes the energy consumption of the system.
  • the airflow entering the extraction device is preferably filtered. Indeed, the better the quality of air, the better the water extracted from the air.
  • the system comprises a filter 46.
  • the filter 46 preferably comprises two parts. A first part of the filter performs a physical filtering. It prevents the passage of solid particles in the air flow. A second part of the filter carries out a sanitary treatment of the air flow, a fungicidal and bactericidal treatment of the air.
  • the sanitary treatment portion may be selected from the group consisting of a physical filter treated to prevent bacterial or microbial growth, a plasma filter and an ultraviolet light-emitting diode filter.
  • the system can be an air treatment system.
  • the filter material is treated with a specific product that acts to prevent any bacterial growth or micro-organisms. It can be provided to have a pressure switch downstream of the filter for detecting the fouling of the filters. Thus the abnormal pressure rise downstream of the filter can be caused by a reduced air passage due to a dirty filter. The pressure switch can also detect the failure of the fan.
  • a plasma filter electrical son for example copper
  • These electrical wires are called electrodes.
  • a device with negative charge conductive, shaped honeycomb On the bottom of the frame is hung a device with negative charge conductive, shaped honeycomb. It is arranged in such a way that all the air sucked by the fan 28 passes through.
  • the electrodes are particularly arranged so that they cover about 40% of the total area. The air that will pass through is thus fully processed. Between these electrodes an important electric field is created. This electric field is powerful enough to create positive and negative ions in large quantities that will create a plasma. Plasma is a form gaseous neutral, but with a very strong bactericidal and germicidal action.
  • a safety contactor can be installed to shut off power to the entire system when removing the first part of the filter 46.
  • This switch can be installed on a door that gives access to the air filter to change it.
  • LEDUV light-emitting diodes
  • the LEDUV are hung on a frame. On the bottom of the frame is hung a shiny metallic mesh device. The LEDUV radiation is thus diffused over an entire passage section of the air flow. The flow of air passing through this section is thus treated.
  • the rays emitted by the LEDUV are for example UV-C rays.
  • UV-C rays are known to have a very strong bactericidal and germicidal action. The airflow is rid of all bacteria, spores and germs that could pollute the water to extract air.
  • LEDUVs have the advantage of having a very long life (about 20 years) compared to existing UV-C lamps. The maintenance of the system, the replacement of the ultraviolet filter, is thus greatly reduced.
  • the realization of a device 30 with a sealed conduit and a fan 28 disposed upstream in the air flow maintains a slight excess air pressure inside the conduit of the device 30.
  • the air outside duct has a lower pressure than the air inside the duct.
  • the filter can also be arranged between the fan 28 and the evaporator 32. All the air from which the water is extracted has thus undergone a sanitary treatment.
  • the system may comprise a collection tank 38 collecting the water extracted by gravity.
  • the collection tank 38 can be placed under the evaporator 32, in the device 30, to recover the runoff of the water extracted on the evaporator 32.
  • the collection tank 38 can be slid like a drawer under the evaporator 32
  • the collection tray 38 may take the form of a diamond tip whose bottom contains a hole. The water extracted from the air is thus directed towards this hole.
  • the system may include a water storage bin 60 collected by the collection tank 38.
  • the storage tank 60 is preferably located just below the collection tank 38. This allows a tube gain and simplification mounting. For example, during a series production, a skilled worker can prepare the system without being hindered to perform the welds and connections.
  • the system may comprise a pump 56 for pumping water stored in the storage tank 60.
  • the pumping of water is then provided for the consumption of water stored by a user.
  • the pump 56 can have a constant flow. In this case it is possible to determine the volume of water pumped from the duration of operation of the pump. The volume of water pumped determines the amount of water consumed. The user's consumption can then be taken
  • the control unit 80 can then control the extraction of water contained in the air by the extraction device 30 as a function of the volume of water pumped for consumption. The control of the extraction of water according to the consumption by the user is described in more detail below.
  • the system may comprise a refrigeration circuit of the water stored in the storage tank 60.
  • the refrigeration circuit then comprises a heat exchanger 64 wound externally to the storage tank 60 for refrigerating the stored water.
  • heat exchanger 64 takes the form of a copper coil.
  • the heat transfer fluid can not then be in contact with the water of the storage tank 60, preventing problems of pollution of the water extracted in case of leakage.
  • the remainder 66 of the refrigeration circuit supplies, to the heat exchanger 64, the coolant with a temperature lower than the stored water.
  • the storage tank 60 is surrounded by the copper coil in which the cooling fluid passes.
  • the cooling of the water to the temperature desired by the user can be controlled by a temperature probe provided in the storage tank 60.
  • the system may therefore include a set of 70 water treatment filters stored.
  • the set 70 of filters preferably comprises one of the filters selected from the group consisting of a sediment filter 72, a compressed activated carbon filter 74 and an ultrafiltration membrane 76.
  • the sediment filter 72 preferably has a fineness 0.5 micron filtration.
  • the ultrafiltration membrane 76 preferably has a filtration fineness of 0.0 ⁇ .
  • the filter set 70 comprises the three filters of the preceding group.
  • Known systems use a filtration system equipped with an osmosis membrane.
  • the osmosis membrane can create complications over time. To make a liter of osmosis water, we reject 2 liters of water. In general on domestic installations this water is rejected in the sewer. On traditional water machines these 2 liters return to a first tank, which recovers condensed water. If ever a bacterial development is created, the discharge water of the membrane that returns to the first tank, will pollute the pure water that has just extracted. It is therefore preferable to adopt filters passing from osmosis membrane.
  • This filter may be associated with vitamins or drugs.
  • the pump 56 can cause filtration of the water from the storage tank 60.
  • the filter assembly 70 is then disposed downstream of the pump 56 as shown in FIG.
  • the system may comprise a discharge circuit, in the storage tank 60, of the water filtered by the set 70 of filters.
  • the filtered water is discharged into the storage bin 60.
  • the stored water is then kept potable. Water can be filtered at regular intervals to maintain water quality for the user's consumption. For example, filtration can occur every hour, for 15 minutes.
  • the tank water is regenerated 24 times a day.
  • a solenoid valve 78 is then preferably provided for switching the filtered water between the discharge circuit, and a circuit for consuming the filtered water that is filtered by the user.
  • the water consumed is thus pumped by the pump 56, then filtered by the set of filters 30 and finally switched by the solenoid valve 78, depending on the user's demand, in the consumption circuit for its consumption by the pump.
  • the duration of the simultaneous activation of the solenoid valve 78 with the activation of the pump 56 makes it possible to deduce the volume of water consumed by the user.
  • the volume of water consumed may alternatively be counted by a water meter which is located just before a tap and after the switching solenoid valve 78.
  • the control unit 80 can control the pumping of the water stored in the storage bin 60 immediately after the extraction device 30 is turned on. The water that has just been extracted is thus treated immediately.
  • the control unit 80 can control the pumping of the water only when a minimum level of water in the storage tank 60 is reached, for example 2 liters. This prevents the pump 56 from running empty.
  • a minimum level of water in the storage tank 60 for example 2 liters. This prevents the pump 56 from running empty.
  • the case where the minimum water level is reached can be determined using a level sensor described below.
  • the filters 72, 74, 76 connect independently of each other without the need for connection disconnection from the pumped water circuit.
  • the filter assembly 70 may comprise a head with a single water inlet and a single water outlet.
  • the head of the filter assembly 70 includes connectors for replacing each filter independently.
  • the bottom of the storage bin 60 may be slightly inclined to bring the water to the suction of the filtration, preventing some of the stored water from stagnating.
  • the system may include an ultraviolet lamp for sanitary treatment of water stored in the storage bin 60.
  • the ultraviolet lamp 58 is disposed near the discharge of the water pumped into the storage bin 60. the water after filtration returns to the tank by falling or flowing directly on the ultraviolet lamp 58. All the volume of water treated by the filters is treated with ultraviolet radiation, preventing any bacterial growth or micro-organisms.
  • a constant flow pump 56 or a pump 56 associated with a flow meter makes it possible to determine the quantity of water stored which has passed through the set 70 of filters and / or the ultraviolet lamp 58. Such determination of the quantity of treated water allows a better maintenance of the system, in particular the end of life of the water treatment, by warning the user or by sending the information to the system maintenance department.
  • the ultraviolet lamp 58 is preferably replaced by a LEDUV assembly having a longer life, thus limiting the maintenance costs of the system.
  • the system may include a level sensor 68 of the water stored in the storage bin 60.
  • the level sensor 68 may be selected from electronic level sensors and membrane level sensors.
  • the level sensor is a membrane level sensor for reliable accuracy of the stored water level.
  • the information on the amount of water available is based on the water pressure. For example, when a liter of water causes a pressure of 1.67mbars, if the sensor registers 4.17mbars the water level is 2.5 liters. The measurement is reliable, precise and allows to inform the user to centilitre.
  • the level sensor 68 is preferably at the bottom of the storage tank 60, away from the water intake for pumping water, to limit measurement errors.
  • the system may include an overflow sensor 62 of the storage bin 60.
  • the overflow sensor 62 is a slat sensor.
  • the slat sensor may be integrated into a pipe at the top of the storage bin 60.
  • the pipe incorporating the overflow sensor 62 may also act as an exhaust air, when the storage tank 60 fills with extracted water. This pipe can be equipped with a T.
  • the level sensor 68 and / or the overflow sensor 62 make it possible to determine the quantity of water stored in the storage tank 60. Depending on this quantity of water, the control unit 80 can control or stop the extraction of water contained in the air.
  • the level and overflow sensors, 62 and 68 can trigger an audible alarm and / or stop the operation of the extraction of water contained in the air.
  • the overflow sensor 62 allows redundancy of the level sensor 68, useful in the event of a malfunction of the level sensor 68 and thus limiting the cost of maintenance.
  • the control unit 80 In the case of the use of a refrigeration circuit of the stored water, it is preferable to store only a minimum quantity of water in the storage tank 60. The energy expenditure of the system for the refrigeration of the stored water stored water are then limited. Preferably the amount of water stored is set by the control unit 80 according to the measurements of the amount of water consumed by the user.
  • the system can be arranged in a machine divided into three parts over the height. Each part has a plate for the arrangement of the various members of the system This allows the manufacture to mount each tray separately, to assemble thereafter, representing a significant time saving during manufacture.
  • the machine is preferably arranged in the following manner an upper part with a plate on which the control unit 80 is implanted (the control unit 80 may comprise printed circuits as well as a power supply board and a control circuit);
  • a lower part comprising a plate on which the storage tank 60, the heat exchanger 64 and the filtering elements (the set of filters 70 and the ultraviolet lamp 58, the pump 56, the solenoid valve 78) are installed) .
  • the storage bin 60 is located in the lower part, so the heat released by all the equipment goes up in the machine and does not affect the refrigeration of the water.
  • the remainder 66 of the refrigeration circuit operates then consumes little operating energy.
  • water leaks stored in the storage bin 60 can not flow over the rest of the equipment, limiting damage to the system.
  • the structure of the machine may comprise hollow pipes of plastic, preferably of polyvinyl chloride, or PVC.
  • PVC pipes are generally used for the flow or circulation of water in homes.
  • the material of such pipes may also be selected from the group comprising polypropylene or natural materials, such as bamboo. They have the advantage of being easy to use by anyone, to cut themselves to size just with a traditional hacksaw or with a specialized tube cutter, to be strong and light.
  • the inside of the pipes is hollow, allowing the passage of all the electric cables. They thus isolate the electrical wiring of each tray.
  • PVC tubes exist in various forms such as T or sleeves to easily set up the trays that will constitute the machine. It is thus possible to arrange tube sleeves between each tray, to mount the machine progressively, tray by tray.
  • the structure of the machine can thus be composed of four pipes located at the four corners of the rectangular trays. This allows the insulators to differentiate traditional electrical cables from electronic cables.
  • the electrical cables are routed to the top plate by one of the four pipes and the electronic cables by another.
  • a T leads the cables to the upper plate.
  • the cables are prepared and protected during the assembly of the machine. At the installation of the last upper plate, the cables are ready to be connected to the control unit 80.
  • the machine may have on its upper part, in a front face, a liquid crystal display 82, or Liquid Crystal Display in English or LCD, communicating information on the operation of the machine to the user. Outdoor temperature and humidity measurements can be indicated to the user. The percentage of possible water extraction can also be indicated, for example on a scale of 0 to 100%. So the user knows exactly whether the machine is effective or not.
  • the information on the amount of stored water can also be indicated to the user with the temperature of the stored water.
  • Each important element, or organ, of the machine is under control: the pump, the compressor, the operation of the solenoid valves and the state of the filters. Several diagnoses for each part can be determined.
  • DCE 001 no power supply, no current measurements for the compressor 28, in the case where the supply current of the compressor 34 is not measured while the compressor 34 is in its operating range;
  • DCE 002 abnormal measured intensity, in case the values recorded in normal operation such as voltage and intensity increase abnormally;
  • DCE 003 the calibrated value of the low-pressure sensor of the coolant circuit is abnormal when the measured pressure falls below a calibrated value threshold
  • DCE 004 the calibrated value of the high-pressure sensor of the coolant circuit is abnormal, when the measured pressure passes above a calibrated value threshold;
  • DCF 005 no power supply, no current measurements for the compressor of the remainder 66 of the refrigeration circuit;
  • DCF 006 Abnormal measured intensity for the compressor of the remainder 66 of the refrigeration circuit
  • DCF 007 the calibrated value of the low pressure sensor of the refrigeration circuit of the stored water is abnormal, when the measured pressure falls below a calibrated value threshold;
  • DCF 008 the calibrated value of the high pressure sensor of the refrigeration circuit of the stored water is abnormal, when the measured pressure passes above a calibrated value threshold
  • DP 009 the pump 56 is stopped while it is in its operating range, when its supply current is not measured while the pump 56 must operate;
  • the pump 56 is abnormally stopped, when the user presses the external button to take water and the pump does not engage and the flow meter does not record a water passage;
  • the filter pump is abnormally stopped, when the flow meter has not recorded water flow for more than two hours while the storage tank is three-quarters full;
  • - DP 012 The filters are clogged or the pump has a problem, when the flow meter registers a weak water passage below a calibrated flow rate threshold; DV 013: the fan motor is abnormally stopped, when its supply current is not measured while the fan is running;
  • the air pressure is too high, the sucked air is hard to cross the air filter, it is certainly clogged or dirty, when the air pressure is too high upstream of the filter and exceeds values calibrated at high pressure, it is also possible in this case to stop the compressor and the fan.
  • the water level sensor 62 is defective, when the hygrometry rate and the air temperature are favorable to the production of water, the compressor 34 operates as well as the fan 28 while the reservoir 60 water storage does not fill;
  • the water level sensor 62 is defective when the air extraction device operates with a hygrometry rate and an air temperature favorable to the production of water while the capacity of the tank 60 does not change after 4 hours of operation;
  • the level sensor is defective or false information is stored in the memory, when the tank capacity display values 60 are abnormal and do not correspond to basic values, (which may be related to overvoltage problems or micro electrical interruptions);
  • DT 018 the UV lamp is no longer connected or the lamp is broken, when the lamp supply current is not measured by an appropriate sensor and the pump 56 operates;
  • DT 019 The UV lamp needs to be changed or the whole machine needs maintenance, when the life of the UV lamp (eg 7,600 hours) approaches the life of the UV lamp which can be for example 8000 hours;
  • DT 020 Cartridges are changed when the amount of water filtered by the filter cartridges approaches the maximum quantity (such as 900 liters of filtered water for maximum intended use at 1000 liters of water).
  • All this information and all associated diagnostic triggers can be recorded and stored for 30 days in a loop.
  • the information can be displayed for the user on the LCD screen 82.
  • Various light-emitting diodes can be provided near the LCD screen 82, as a control the operation or malfunction of the different parts of the machine. It is possible to provide for the cancellation of the diagnostic display by intervening in some way on the buttons located on the front of the machine and provided that the problem displayed has been solved.
  • the machine may include a remote information transmitting device 88.
  • the sending of information to the maintenance service can be carried out by power lines via the electrical network supplying the system or by a modem integrated in the system and via the telephone network.
  • the machine can be interrogated remotely to check that it is working just by means of an electrical outlet. Any type of information can thus be collected centrally such as water consumption, electricity consumption, the number of liters of water produced, as well as error messages, or the operation of the various devices of the system during a period of time. abnormal duration.
  • the transmission of information can be performed to a centralized storage of information on a server or to a tele-convenience store. Information stored remotely can then be used to provide remote repair services. The user can thus be warned by telephone that an intervention on the machine must be performed, and / or, we can give him the address of a reseller of consumables of the machine.
  • the machine can thus include transmitting and collector current connectors.
  • the machine may also include a General Packet Radio Service (GPRS) system, collector and transmitter of information.
  • GPRS General Packet Radio Service
  • WIFI Wireless Fidelity
  • data recovery from the machine can be done manually using a Universal Serial Bus, USB, PC connection, or removable data storage media.
  • the information can be collected by a "data collector” card interrogating, for example every 10 seconds, the different organs of the machine.
  • the "data collector” card is a data collector. This information or data received correctly, are immediately communicated to the device 88 for transmitting remote information.
  • the device 88 may be external to the machine, to be placed closer to a phone jack at the user of the machine.
  • the device 88 becomes an information receiving system of the "data collector” card integrated in the control unit 80 of the machine.
  • the communication of the data collected between the control unit and the receiver system can be carried out by carrier current on the user's home network (for example 220V network).
  • the data frames are stored with the date and time of reception by the receiving system.
  • the receiver system can be composed of an LCD touch screen and a support for integration of a modem.
  • the receiving medium via its integrated modem can be connected to the telephone line of the user of the machine, thus enabling the transmission to a tele-convenience store or to the manufacturer of the machine of the history of the operation of the machine, ie data collected. by the "data collector" card and received by the receiving system.
  • This transmission of the operating history can be performed automatically during a malfunction for a long time, for example three days.
  • the transmission of information can take place in case of malfunction.
  • the troubleshooter retrieves all the data stored by the receiving system.
  • Data processing software thus received may be provided, allowing for example the archiving of data, printing or graphing.
  • the receiver system communicates with the control unit 80 of the machine to adapt the control of the machine to the detected malfunction.
  • the adaptation of the control of the machine can for example include the modification of the production of water, the forced start or automatic operation, the modification of the desired threshold of the temperature of the water.
  • the receiving system sends the data it has stored in the convenience store and receives an appointment (date and time), to which the receiving system must recall the TV troubleshooter to retrieve ordering orders from the machine control to fix the problem.
  • a direct intervention on the machine and information of the user of the machine can be provided.
  • the user can thus be warned by telephone that an intervention on the machine must be performed, and / or, we can give him the address of a reseller of consumables of the machine.
  • the "data collector" card, the receiver system and the tele-troubleshooter software can form a remote information processing unit of the machine.
  • This set of remote information processing allows to reduce the time of intervention to carry out an intervention after sale or to know, before sending a technician in the field, what kind of failure should be solved. In particular, this saves maintenance costs by ensuring that technicians leave the worksite with the defective part and can prepare for the type of fault detected.
  • the set of remote information processing of the machine also advantageously to avoid moving a technician while the machine is not down but the user does not use it properly. In fact, such cases of unnecessary displacement can represent up to 60% of intervention trips by a technician.
  • the proposed set still makes it possible to determine in advance which faults will be possible in the future.
  • the proposed set still allows the improvement of the speed of the intervention which is particularly useful for problem solving on key parts of the machine such as the compressor.
  • FIG. 3 shows a possibility of cabling the machine with the control unit 80.
  • the control unit 80 is thus connected to various devices or members of the machine making it possible to centralize the information for the user, on the screen LCD 82, or for a maintenance center via the information transmission device, allowing operation of the system under remote surveillance.
  • the fan 28 can be selected from three types of fans: the centrifugal fan, the helical fan and the tangential fan.
  • the centrifugal fan has the advantages of a high dynamic pressure, necessary to maintain a constant air flow through the device 30 (the air filter and the exchangers: the evaporator 32 and the condenser 36), a noise reasonable, of a correct price and of a good life.
  • the tangential fan has the advantages of a long service life and a good dynamic pressure.
  • the helical fan has the advantages of a small footprint, a wide variety depending on price and layout. It can thus easily be chosen as pushing the air inside the device or sucking the air inside the device.
  • the helical fan is preferred for producing the extraction device.
  • the evaporator 32 can be composed of four rows of tubes whose diameter is three-eighths of an inch, or 0.9525 cm.
  • the evaporator 32 preferably comprises fins to increase the heat exchange surfaces between the air flow and the coolant. A maximum of air is thus in contact with the cold walls and the dehumidification is optimized.
  • the pitch of the fins can be 1, 6mm.
  • the distribution of the coolant can be done in three points.
  • the cold heat transfer fluid is thus distributed in the same way in the upper part, in the middle part and in the lower part.
  • Fluid circulation is provided against current of air.
  • the fluid outlet may be provided at the top to prevent the return of liquid from the compressor 34 in the evaporator 32.
  • the compressor 34 may be chosen to satisfy a compromise between the desired power to sufficiently cool the airflow at the evaporator 32 and prevent it from cooling too much.
  • the compressor 34 may be selected from the group consisting of a piston compressor, a scroll compressor and a rotary compressor.
  • the piston compressor is the most common. It is cheap, quiet, with a small footprint.
  • the Scroll compressor or scroll compressor has the advantages of a high efficiency, a speed and therefore a variable heat transfer fluid flow rate.
  • the rotary compressor has the advantage of affordability, average efficiency, variable speed and throughput, and low width footprint.
  • the rotary compressor is preferred for its good performance, and its price is affordable.
  • the powers available for this type of compressor correspond to the subtle balance to be created at the level of the evaporator 32, to get as close as possible to the dew point, neither too hot nor too cold. Its size corresponds to a limited space, allowing a facilitated implementation of the system in the machine. It is more mechanically resistant.
  • the condenser 36 may be composed of three rows of copper tubes whose diameter is three-eighths of an inch, or 0.9525 cm. Preferably the circulation of the heat transfer fluid is against the flow of air. The inlet of the coolant is then at the top of the condenser 36 and the outlet at the bottom of the condenser 36.
  • the heat dissipated at the condenser is that captured by the evaporator plus the heat of the mechanical work of the compressor.
  • the diameter of the tube corresponds to the power of the compressor 34 and ensures a correct flow velocity of the fluid and the oil along the entire path of the coolant.
  • the capacitor 36 preferably comprises fins to increase the exchange surface between the fluid and the air.
  • the fins are preferably aluminum.
  • the pitch of the fins can be 1.6 mm. The closer the pitch, the greater the heat exchange.
  • the different organs along the heat transfer fluid path can be connected to each other by copper tubes with a diameter of a quarter inch, or 0.635 cm, for the high pressure part (HP) of the path and three-eighth of an inch, or 0.9525 cm, on the low pressure part (BP) of the course. It can also be provided pressure taps on the course: an HP pressure tap and two BP on the course (one for the load of the heat transfer fluid and one for the pressure switch 48).
  • the heat transfer fluid is preferably the fluid R407C.
  • the heat transfer fluid load is preferably 650 g.
  • the refrigeration circuit comprises one of the following characteristics, alone or in combination with others:
  • a capillary expansion valve with a diameter of 1.2 mm and a length of 1.5 m;
  • the storage bin 60 it is round, its diameter is 15 cm, its height of 22 cm, its capacity of 10 liters.
  • the bottom of the tank is slightly inclined to bring water to the suction of the filtration and prevent some of the water stagnates.
  • Its material is stainless steel.
  • a flat rectangular shape, forming a flat, was imagined over the entire height and a width of 4cm. This part is pierced at several points, for example six holes, each equipped with a nut and a lock nut to seal them. These holes are made in diameter of 10 mm with a central hole diameter of 20 mm:
  • the second hole next to the first one (about 2 cm) is equipped with a 0.75 inch brass connection (1.905cm) to connect a 0.25 inch or 0.635cm pipe that connects on the suction of the pump 56.
  • the third hole in the center of the flat receives a quartz tube, in which is inserted the ultraviolet lamp 58.
  • the tube with its lamp 58 penetrates inside the tank and quenched in the storage water.
  • the fourth hole is just above the third at about 10 cm. This drilling allows the reception of the discharge circuit of the pumped water. It is preferable to place it just above the ultraviolet lamp 58 to obtain maximum efficiency in the treatment of water. The water then falls systematically on the ultraviolet lamp 58. It is therefore treated against all bacterial or microorganism developments.
  • the fifth hole is at the top near the top. It is equipped with a 0.75 inch (1.905cm) brass fitting to connect a 0.25 inch or 0.635cm pipe, allowing the installation of overflow sensor 62.
  • the sixth hole is at the bottom of the tank on the left and away from the second about 10 cm. It receives the level sensor 68 with membranes.
  • the system may include forced operation and operation in automatic operation.
  • the system may comprise a user interface 84, for example comprising buttons, for selecting the operation in forced operation or in automatic operation.
  • the user interface 84 may also make it possible to control the solenoid valve 78 and / or the pump 56, for example via the control unit 80, for the water consumption by the user.
  • the user interface 84 may also allow the user to obtain information sequentially on the operating state of the machine, on the water consumption or on the water extraction performance recorded by the unit of operation. order 80 over time.
  • Figure 4 shows a flowchart of operation of the system in forced operation and in automatic operation.
  • the system whose flowchart is shown in FIG. 4 comprises a storage tank 60 of 12 liters.
  • control unit 80 only commands the stop when the storage bin 60 is full.
  • the control unit 80 optimizes the extraction of water contained in the air. It can then be provided a minimum stored water reserve, for example one third of the volume of the storage tank 60, as shown in Figure 4. When the reserve minimum is reached, the control unit 80 controls the extraction of water contained in the air if the external conditions of temperature and hygrometry are favorable to the extraction of water contained in the air. The extraction of the water is continued until a maximum extraction is obtained, determined according to the daily consumption of the user or set at the maximum capacity of the storage tank 60, as represented by FIG. 4.
  • control unit 80 delays the extraction of water contained in the air until night, for example until midnight. For example if the conditions for water production are good, the water level is below the minimum threshold when it is 21 Hour or more, water production is delayed to 24H.
  • the delay can also be calculated based on the user's consumption. For example, if the amount of water in the storage bin 60 is greater than the daily consumption of the user, the control unit 80 can delay the water extraction at nightfall. This delay in the extraction of water contained in the air optimizes the efficiency of the system. Indeed, during the night the hygrometry rate is higher than during the day. The system then fills the storage bin faster, thus consuming less energy. In addition, the energy cost can be cheaper during these periods. So optimization is also economical.
  • the control unit 80 can control the opening of a solenoid valve for connection to the running water network, in the case where the system can not produce water.
  • the control of the opening of this solenoid valve may be subordinated to a confirmation signal of the presence of water in the running water network, for example by measuring a pressure switch calibrated at 2 bar.
  • the control unit 80 can control the operation of the extraction device for a minimum duration. Thus, if just after the start of operation of the extraction device 30, the conditions are no longer favorable, the control unit 80 controls the operation for a duration of, for example, three minutes. This avoids the succession of starts and stops of the device 30 too close together in time. Similarly, when the shutdown of the device 30 has been controlled by the control unit 80, the stop command can be maintained for a minimum period, for example three minutes.
  • the system may have limited operating conditions, below which the control unit 80 stops the water extraction. For example, for an outdoor temperature of 15 ° C with a humidity level of 40%, for an outside temperature of 20 ° C with a humidity level of 29%, for an outside temperature of 25 ° C with a humidity level of hygrometry at 22%, for an outside temperature of 30 ° C. with a hygrometry rate of 16%, for an outside temperature of 35 ° C. with a humidity level of 11.5%.
  • the control unit 80 controls the temperature of the heat transfer fluid entering the evaporator 32 as a function of the temperature of the air entering the device 30.
  • a control curve of the evaporator 32 can be defined as a function of the incoming air temperature.
  • Such a curve comprises for example the points: for an incoming temperature of 15 ° C, a controlled temperature of 5 ° C; for an incoming temperature of 20 ° C, a controlled temperature of 9.5 ° C; for an incoming temperature of 25 ° C, a controlled temperature of 13 ° C; for an incoming temperature of 30 ° C, a controlled temperature of 15.5 ° C; for an incoming temperature of 35 ° C, a controlled temperature of 18 ° C.
  • the machine may include the remote information transmitting device 88.
  • the machine may also include a system for memorizing all the information of the system such as:
  • diagnostic values are, for example, possible.
  • This information can be recorded at least three times a day for 30 days in a loop. However it may be better to keep the information about the occurrence of power outages or diagnostics triggering.

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Abstract

L'invention se rapporte un dispositif (30) d'extraction d'eau contenue dans l'air par condensation, le dispositif (30) comportant un ventilateur (28) pour créer un flux d'air; un évaporateur (32) de fluide caloporteur pour condenser de l'eau contenue dans le flux d'air crée par le ventilateur (28); un compresseur (34) du fluide caloporteur évaporé par l'évaporateur (32), le compresseur (34) étant placé dans le flux d'air en aval de l'évaporateur (32). L'invention se rapporte en outre à un système de production d'eau potable partir de l'air, comprenant le dispositif (30) d'extraction d'eau précédent. L'invention se rapporte encore une machine de production d'eau potable à partir de l'air, comprenant le système précédent. L'invention permet d'obtenir une production d'eau partir de l'air avec une meilleure performance.

Description

DISPOSITIF D'EXTRACTION D'EAU CONTENUE DANS L'AIR, SYSTEME ET MACHINE DE PRODUCTION D'EAU POTABLE
La présente invention concerne un dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air. L'invention concerne aussi un système de production d'eau potable comprenant le dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air. L'invention concerne encore une machine comprenant le système de production d'eau potable.
Différentes machines connues de production d'eau potable extraient par condensation l'eau présente sous forme vapeur dans l'air. Ainsi EP 0 597 716 et EP 0 891 523 proposent de telles machines. Le principal critère de performance de ces machines est la quantité d'eau produite par unité d'énergie de fonctionnement de la machine.
Il existe toujours un besoin pour une machine de production d'eau à partir de l'air avec une meilleure performance.
Pour cela, l'invention propose un dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air par condensation, le dispositif comportant :
- un ventilateur pour créer un flux d'air ;
- un évaporateur de fluide caloporteur pour condenser de l'eau contenue dans le flux d'air crée par le ventilateur ;
- un compresseur du fluide caloporteur évaporé par F évaporateur, le compresseur étant placé dans le flux d'air en aval de l'évaporateur.
Selon une variante, le ventilateur pousse le flux d'air sur l'évaporateur.
Selon une variante, le dispositif d'extraction comporte un conduit étanche pour le flux d'air crée par le ventilateur, le conduit canalisant le flux d'air entre le ventilateur, l'évaporateur et le compresseur.
Selon une variante, le dispositif d'extraction comporte :
- un condenseur du fluide caloporteur, pour condenser le fluide comprimé par le compresseur ;
- une entrée du fluide caloporteur en amont de l'évaporateur ;
- une sortie du fluide caloporteur en aval du condenseur ;
l'entrée et la sortie du fluide caloporteur étant prévues pour être raccordées à un circuit ramenant le fluide caloporteur de la sortie vers l'entrée.
Selon une variante, le dispositif d'extraction comporte en outre :
- un condenseur pour condenser le fluide comprimé par le compresseur ;
- un déshydrateur pour déshydrater le fluide condensé par le condenseur en aval du condenseur ;
- un détendeur pour détendre le fluide déshydraté par le déshydrateur ;
- un pressostat pour la détermination de l'encrassement du déshydrateur en fonction de la pression du fluide caloporteur détendu par le détendeur. Selon une variante, le dispositif d'extraction est agencé en bloc adapté pour être installé de façon interchangeable, dans un système de production d'eau potable à partir de l'air.
L'invention propose en outre un système de production d'eau potable à partir de l'air, comprenant :
- le dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air précédent,
- des capteurs pour la mesure de la température et du degré hygrométrique de l'air à l'extérieur du système,
- une unité de commande, commandant l'extraction d'eau contenue dans l'air en fonction des mesures de températures et d'hygrométrie fournies par les capteurs.
Selon une variante, le dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air comprend une électrovanne de fluide caloporteur entre l'évaporateur et le compresseur, pour ramener sélectivement du fluide caloporteur en amont de l'évaporateur, l'électrovanne étant commandée pour régler la température de l'évaporateur.
Selon une variante, le système comprend un filtre, le filtre comportant une partie pour le filtrage physique du flux d'air et une partie pour le traitement sanitaire du flux d'air, la partie pour le traitement sanitaire étant choisie parmi le groupe composé d'un filtre physique traité pour éviter le développement bactérien ou microbien, d'un filtre plasma, et d'un filtre à diodes électroluminescentes à ultraviolets.
Selon une variante, le système comprend en outre :
- un bac de collecte de l'eau extraite, le bac de collecte collectant l'eau extraite par gravité ;
- un bac de stockage de l'eau collectée par le bac de collecte ;
- une pompe de pompage de l'eau stockée dans le bac de stockage ; la pompe étant prévue pour la consommation de l'eau stockée par un utilisateur, la durée de l'actionnement de la pompe déterminant un volume d'eau pompée ;
l'unité de commande commandant l'extraction d'eau contenue dans l'air par le dispositif d'extraction en fonction du volume d'eau pompée pour la consommation. Selon une variante, le système comprend en outre un circuit de réfrigération de l'eau stockée dans le bac de stockage, le circuit de réfrigération comportant :
- un échangeur thermique enroulé extérieurement au bac de stockage pour la réfrigération de l'eau stockée ;
- le reste du circuit de réfrigération pour fournir, à l'échangeur thermique, le fluide caloporteur avec une température inférieure à l'eau stockée.
Selon une variante, le système comprend en outre un ensemble de filtres de traitement de l'eau stockée, l'ensemble de filtres comprenant au moins un filtre choisi parmi le groupe composé d'un filtre à sédiments, un filtre à charbon actif compressé et une membrane d'ultrafiltration, l'ensemble de filtres filtrant l'eau pompée par la pompe.
Selon une variante, le système comprend en outre : - un circuit de refoulement, dans le bac de stockage, de l'eau filtrée par l'ensemble de filtres ;
- une électro vanne de commutation de l'eau filtrée entre le circuit de refoulement, et un circuit de consommation de l'eau stockée filtrée par l'utilisateur. Selon une variante, le système comprend une lampe à ultraviolets, pour le traitement sanitaire de l'eau stockée dans le bac de stockage.
L'invention propose encore une machine de production d'eau potable à partir de l'air, la machine comprenant :
- le système de production d'eau potable à partir de l'air précédent, divisée en trois parties sur la hauteur, dont une partie basse comprenant le bac de stockage, une partie intermédiaire comprenant le dispositif d'extraction, et une partie haute comprenant l'unité de commande ;
- une structure comprenant des tuyaux creux en matière plastique pour le passage des câbles du système aux différentes parties de la machine.
Selon une variante, la machine comprend un dispositif de transmission des informations à distance vers un stockage centralisé des informations sur un serveur ou vers un télédépanneur, le dispositif de communication à distance comprenant un organe de communication à distance choisi parmi le groupe formé d'une prise courant porteur émettrice/réceptrice, émetteur/récepteur GPRS, émetteur/récepteur WIFI.
L'invention propose aussi un ensemble de traitement des informations à distance d'une machine de production d'eau potable, l'ensemble comprenant :
- la machine précédente dont l'unité de commande comprend un organe collecteur de données sur l'état de fonctionnement et de dysfonctionnement de la machine ;
- un dispositif de transmission des informations à distance, le dispositif étant externe à la machine et prévu pour communiquer par courant porteur avec l'organe collecteur de données, le dispositif comprenant un modem d'envoi à distance des données collectées par l'organe collecteur et reçues par le dispositif ;
- un logiciel de traitement des données transmises par le dispositif de transmission à l'aide du modem.
L'invention propose ensuite un procédé de traitement des informations à distance d'une machine de production d'eau potable à l'aide de l'ensemble de traitement précédent, le procédé comprenant :
- la collecte de données sur l'état de fonctionnement et de dysfonctionnement de la machine par l'organe collecteur de données de la machine ;
- la communication, via courant porteur, au dispositif de transmission, des données collectées par l'organe collecteur de données ; - la transmission des données à distance par le dispositif de transmission via son modem, les données étant traitées par le logiciel de traitement.
Selon une variante, le procédé comprend en outre, après le traitement des données transmises à distance, l'adaptation de la commande de la machine par l'envoi d'instructions d'adaptation de la commande de la machine au dispositif de transmission des informations à distance.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui montrent :
- figure 1, un schéma de principe du dispositif d'extraction d'eau contenue dans l'air ; figure 2, un schéma de principe du système de production d'eau potable, avec les liaisons fluidiques représentées en fïlaire ;
figure 3, un schéma de principe du câblage de la machine de production d'eau potable, avec les câbles électriques et électroniques représentés en fïlaire ;
- figure 4, un organigramme de fonctionnement du système en marche forcée et en marche automatique.
L'invention concerne un dispositif d'extraction d' eau contenue dans l'air par condensation.
En référence à la figure 1, le dispositif 30 d'extraction d'eau contenue dans l'air comporte un ventilateur 28. Le ventilateur 28 crée un flux d'air à l'intérieur du dispositif 30 d'extraction d'eau contenue dans le flux d'air. Le flux d'air est représenté par des traits en pointillés en figure 1. Le sens du flux d'air est matérialisé par des flèches pleines en amont et aval du flux d'air traversant le dispositif 30.
Le dispositif 30 comporte en outre un évaporateur 32 de fluide caloporteur. L'évaporateur 32 est un échangeur thermique du fluide caloporteur avec le flux d'air. Le fluide caloporteur dans l'évaporateur 32 est à une température inférieure à celle du flux d'air en aval de l'évaporateur 32 pour condenser l'eau contenue dans le flux d'air. Le flux d'air se refroidit au contact de l'évaporateur 32, l'énergie thermique perdue par le flux d'air étant transmise au fluide caloporteur qui s'évapore.
L'évaporateur 32 extraie l'eau du flux d'air par condensation de l'eau. La pression de vapeur saturante de l'eau dans l'air diminue avec la température. L'air froid peut contenir moins d'eau sous forme gazeuse que l'air chaud peut en contenir. Ainsi le flux d'air en se refroidissant atteint la température limite en dessous de laquelle, la quantité d'eau sous forme gazeuse dans l'air dépasse la limite d'eau que l'air peut contenir à cette température. Le point de rosée est atteint, l'eau qui excède la limite de contenance de l'air se condense. Ainsi une partie de l'eau initialement contenue sous forme gazeuse dans le flux d'air est sous forme liquide au contact de l'évaporateur 32. Le dispositif 30 comporte encore, placé dans le flux d'air en aval de l'évaporateur 32, un compresseur 34 du fluide caloporteur. Après l'évaporateur 32, le flux d'air est frais (par exemple, avec une température d'environ 11°C), il passe directement sur le compresseur 34 pour le refroidir.
Ainsi le compresseur 34 est refroidi en permanence, lorsque le dispositif 30 est actionné. Le flux d'air dont l'eau a été extraite évacue la chaleur dégagée par le compresseur 34 et peut le maintenir à une température inférieure à 45°C. Cette disposition évite le problème de surchauffe du compresseur 34. Dans une telle configuration le compresseur 34 refroidi en permanence n'atteint pas les conditions limites de fonctionnement en sécurité, par exemple 75°C. La durée de fonctionnement du dispositif 30 d'extraction peut ainsi être augmentée et la quantité d'eau extraite est plus importante. Le dispositif 30 n'est ainsi pas soumis à des arrêts contraints pour raison de sécurité alors que les conditions d'extraction de l'eau peuvent être idéales. Le dispositif 30 peut donc concentrer l'extraction d'eau au moment où les conditions sont idéales, limitant ainsi la consommation en énergie de fonctionnement du compresseur 32 et du ventilateur 28.
De préférence le compresseur 34 est disposé en aval de l'évaporateur 32 pour le fluide caloporteur. Le compresseur 34 comprime le fluide caloporteur évaporé par l'évaporateur 32 avec le flux d'air. Un circuit du fluide caloporteur peut alors être prévu pour ramener le fluide caloporteur en amont de l'évaporateur 32. Le fluide caloporteur parcourt alors un cycle thermodynamique.
Le dispositif 30 d'extraction permet donc d'améliorer la quantité d'eau extraite par unité d'énergie de fonctionnement de la machine. L'intégration de ce dispositif 30 dans un système ou une machine de production d'eau permet donc d'obtenir une production d'eau à partir de l'air avec une meilleure performance.
Le ventilateur 28 peut être disposé en amont dans le flux d' air par rapport à l'évaporateur 32 et au compresseur 34. Le ventilateur 28 pousse le flux d'air sur l'évaporateur 32, plutôt que d'aspirer le flux d'air au travers de l'évaporatuer. Une telle disposition permet un passage d'air sur l'évaporateur 32 plus important, car pour une même consommation d'énergie, les ventilateurs poussant l'air sur l'évaporateur 32 ont un meilleur rendement par rapport aux ventilateurs aspirant l'air sur l'évaporateur 32).
Le dispositif 30 peut comporter un conduit étanche pour le flux d'air créé par le ventilateur 28. Le conduit canalise le flux d'air entre le ventilateur 28, l'évaporateur 32 et le compresseur 34. Ainsi le dispositif 30 d'extraction est un compartiment étanche à l'air avec des pertes limitées entre le ventilateur 28, l'évaporateur 32 et le compresseur 34. La totalité du flux d'air passe sur l'évaporateur 32, puis sur le compresseur 32. Ceci permet un gain pour l'extraction d'eau de l'ordre de 15 à 20% par rapport à un dispositif d'extraction ne comprenant pas de conduit étanche. En référence au tableau I à la suite de la cette description, des tests comparatifs ont été menés entre un système classique de production d'eau ne comprenant pas de conduit étanche et le système objet de l'invention comprenant un conduit étanche. Les deux systèmes sont disposés dans le même carter (caisse d'habillage) de machine à eau. Le système classique n'est pas placé dans un conduit étanche alors que le système objet de l'invention est placé dans un conduit étanche tel que précédemment décrit. Les seules parties ouvertes du conduit étanche correspondent à l'entrée d'air et la sortie d'air. Les rendements correspondent à la production en dm3/h.
Le dispositif 30 peut comporter un condenseur 36 du fluide caloporteur. Le condenseur 36 est placé en aval du compresseur 34 pour le fluide caloporteur, c'est-à-dire que le condenseur 36 condense le fluide comprimé par le compresseur 34.
Le condenseur 36 est disposé de préférence en aval du compresseur 34 dans le flux d'air, particulièrement dans le conduit étanche du dispositif 30. Le fluide caloporteur comprimé, présent dans le condenseur 36 cède sa chaleur au flux d'air au contact extérieur du condenseur 36. Le fluide, qui peut être encore sous forme gazeuse après le compresseur 34, se liquéfie progressivement lorsqu'il avance dans les tubes composant le condenseur 36. A sa sortie, le fluide caloporteur est liquide et chaud. Le condenseur 36 contribue au cycle thermodynamique du fluide caloporteur.
Le dispositif 30 peut comporter, en plus du condenseur 36 du fluide caloporteur, une entrée du fluide caloporteur et une sortie du fluide caloporteur. L'entrée de fluide caloporteur est disposée en amont de l'évaporateur 32. La sortie du fluide caloporteur est disposée en aval du condenseur 36. L'entrée et la sortie sont prévues pour être raccordées à un circuit ramenant le fluide caloporteur de la sortie vers l'entrée, permettant au fluide caloporteur de parcourir un cycle thermodynamique.
Le circuit peut comprendre un déshydrateur 42, pour déshydrater le fluide condensé par le condenseur 36. Le déshydrateur est en aval du condenseur 36.
Le circuit peut comprendre un détendeur pour détendre le fluide déshydraté par le déshydrateur 42. Le détendeur 44 est en amont de l'évaporateur 32. Le détendeur 44 assure une chute de pression importante du fluide caloporteur. Cette chute de pression provoque une baisse de température à une valeur inférieure à celle du flux d'air qui traverse l'évaporateur 32. A l'aval du détendeur 44, le fluide caloporteur rentre dans l'évaporateur 32, par exemple sous forme liquide principalement avec 15 à 20 % sous forme vapeur. Le détendeur 44 peut être choisi parmi le groupe composé d'un détendeur thermostatique, un détendeur électronique ou encore un détendeur capillaire.
Le détendeur électronique présente l'avantage de permettre un réglage précis et optimum lorsqu'il est associé à des sondes de températures et à un régulateur. Le détendeur capillaire présente l'avantage d'une simplicité de conception (un simple tube de 1 ,2mm de diamètre) avec un prix et une mise en œuvre limités. Le détendeur thermo statique présente l'avantage de réguler le débit de fluide en fonction de la charge thermique de l'air. Le détendeur thermo statique est préféré pour le système de production d'eau potable. Le déshydrateur 42 est particulièrement utile lors de l'utilisation d'un détendeur thermo statique. En effet il est alors préférable d'avoir un réservoir dit « bouteille liquide » avec le détendeur thermo statique. Le fluide caloporteur peut alors contenir des traces d'humidité, dues à la bouteille liquide, qui se combinent avec de l'huile, prévue dans le circuit de fluide caloporteur pour la lubrification du compresseur 34. Ceci crée ainsi un acide très puissant qui attaque la gaine de protection des fils de cuivre du moteur électrique du compresseur 34. Il est donc préférable de piéger cette humidité dans un matériau poreux et hydrophile. De plus, des particules de cuivre et autres poussières peuvent être introduites au montage et sont ainsi piégées par le tamis filtrant du déshydrateur 42. Le « déshydrateur bouteille » présente l'avantage de réunir en un seul volume filtration, déshydratation et volume tampon pour le fluide caloporteur. En effet, le détendeur 44 est un organe de régulation qui laisse passer plus ou moins de fluide caloporteur en fonction de la température de l'air, ce qui fait varier le débit de fluide. Cette variation est absorbée par le volume de la bouteille et assure une alimentation en fluide caloporteur du détendeur 44.
Le circuit peut comprendre un pressostat 48. Le pressostat 48 est de préférence en aval du détendeur 44 et en amont de l'évaporateur 32, dans la partie basse pression du circuit de fluide caloporteur. Le pressostat 48 permet de mesurer les chutes de pressions du fluide dans le circuit de fluide caloporteur. Si les filtres du déshydrateur 42 sont encrassés la pression du fluide caloporteur chute. On détermine alors l'encrassement du déshydrateur 42 en fonction de la pression du fluide caloporteur.
Ainsi lorsque la pression du fluide caloporteur descend en dessous d'un certain niveau, par exemple deux bars, l'unité de commande 80, informée par le pressostat 48, peut couper le compresseur 34. On limite l'endommagement du compresseur 34 et on peut indiquer l'encrassement des filtres du déshydrateur 42. La durée de vie du compresseur est améliorée.
Le circuit ramenant le fluide caloporteur peut être disposé à l 'extérieur, indépendamment du dispositif 30 d'extraction. Une telle disposition du circuit ramenant le fluide en amont permet d'agencer dispositif sous la forme d'un bloc compact. Le bloc est adapté pour être installé de façon interchangeable dans un système de production d'eau potable à partir de l'air. Le bloc est ainsi indépendant du reste du système de production d'eau potable et peut être facilement remplacé ou changé en fonction des besoins de maintenance par exemple.
Le circuit ramenant le fluide caloporteur peut alternativement être compris dans le dispositif 30. L'entrée et la sortie de fluide caloporteur ne sont alors plus nécessaires. Le circuit peut toujours comprendre un déshydrateur 42, un détendeur 44, un pressostat 48 comme précédemment décrits. L'agencement sous la forme d'un bloc interchangeable à installer dans un système de production d'eau potable, tel que précédemment décrit, est toujours possible. Le système de production d'eau potable est représenté en figure 2 par un schéma de principe. Le système comprend le dispositif 30 d'extraction précédemment décrit. Le système comprend en outre des capteurs (représentés en figure 3 par la référence 86) pour la mesure de la température et du degré hygrométrique de l'air à l'extérieur du système. L'hygrométrie, ou degré d'hygrométrie, ou encore degré hygrométrique, caractérise l'humidité de l'air, à savoir la quantité d'eau sous forme gazeuse contenue dans l'air. Les capteurs 86 de température et d'hygrométrie peuvent être installés au niveau de l'entrée du flux d'air dans le système.
Le système comprend encore une unité de commande. La figure 3 représente l'unité de commande 80. L'unité de commande 80 commande l'extraction d'eau contenue dans l'air par le dispositif 30 d'extraction. La commande de l'extraction d'eau contenue dans l'air par le dispositif 30 peut être effectuée en fonction des mesures de températures et d'hygrométrie fournies par les capteurs 86. En fonction de la température, (par exemple, au minimum 15°C) et en fonction du taux d'hygrométrie, (par exemple, au minimum 30%) le dispositif 30 d'extraction est commandé en fonctionnement par l'unité de commande 80. Différentes valeurs de fonctionnement sont décrites plus en détail par la suite. Les capteurs 86 permettent de déterminer le rendement en eau extraite immédiatement. L'unité de commande 80 optimise au maximum le rendement de la machine à l'aide des informations des capteurs 86. L'unité de commande 80 détermine ainsi le point de rosée idéal.
Pour créer le point de rosée idéal, plusieurs informations sont prises en compte. Le point de rosée idéale se situe en moyenne entre 9°C et 12°C de différence avec la température d'air à l'entrée. Si la température de l'air entrant sur l'évaporateur 32 est de 24°C, la température idéale doit être comprise entre 12°C et 15°C sur l'évaporateur. Pour chaque degré de température d'air rentrant, le degré de température sur l'évaporateur 32 est calculé automatiquement. Différentes valeurs de correspondances entre la température de l'air entrant et la température de l'évaporateur 32 sont décrites par la suite.
L'unité de commande 80 commande la régulation de la température du fluide caloporteur entrant dans l'évaporateur 32, (la température de l'évaporateur 32) par exemple à l'aide d'une électrovanne 40 du dispositif 30, entre l'évaporateur 32 et le compresseur 34. L'électro vanne 40 est ainsi en aval de l'évaporateur 32 et en amont du compresseur 34. L'électro vanne 40 permet de ramener sélectivement du fluide caloporteur en amont de l'évaporateur 32, comme représenté en figure 1. Lorsque la température est trop basse par rapport au point de rosée idéal, on injecte à petite dose du fluide caloporteur chaud (par exemple sous forme de gaz ayant été évaporé par l'évaporateur 32) en amont de l'évaporateur 32 pour remonter la température.
II est préférable d'extraire de l'eau à une température supérieure à 0°C. Tant que la température du fluide caloporteur est supérieure à 0°C, la condensation, l'extraction d'eau contenue dans l'air, est optimale. Dès qu'elle passe sous 0°C, l'eau condensée givre, diminuant le débit d'air au travers de l'évaporateur 32. La température du fluide caloporteur à l'entrée de l'évaporateur 32 diminue alors encore, entraînant un givre de l'eau extraite encore plus important.
Ainsi lorsque la température idéale, calculée par l'unité de commande 80, du fluide caloporteur est trop faible, par exemple proche de 5°C, il est prévu d'arrêter le système.
II est de préférence prévu un capteur de température du fluide caloporteur en aval de l'évaporateur 32 pour permettre à l'unité de commande 80 de disposer d'une boucle de contrôle sur la température du fluide caloporteur.
L'unité de commande 80 peut commander l'extraction d'eau contenue dans l'air en fonction de la consommation d'eau de l'utilisateur. L'unité de commande 80 limite alors l'extraction d'eau à la quantité d'eau consommée habituellement par l'utilisateur. On estime à 1,5 litre la consommation d'eau par personne par jour. La consommation d'eau peut aussi être déterminée à l'aide des différentes mesures dont disposent l'unité de commande 80, telles que décrites dans la suite de la description par exemple. On optimise ainsi la consommation énergétique du système.
Le flux d'air entrant dans le dispositif 30 d'extraction est de préférence filtré. En effet, plus l'air est de qualité, plus l'eau extraite de l'air est de qualité. En référence à la figure 1, le système comprend un filtre 46. Le filtre 46 comporte de préférence deux parties. Une première partie du filtre réalise un filtrage physique. Il permet d'éviter le passage de particules solides dans le flux d'air. Une deuxième partie du filtre réalise un traitement sanitaire du flux d'air, un traitement fongicide et bactéricide de l'air.
La partie pour le traitement sanitaire peut être choisie parmi le groupe composé d'un filtre physique traité pour éviter le développement bactérien ou microbien, d'un filtre plasma et d'un filtre à diodes électroluminescentes à ultraviolets. Avec le traitement du flux d'air dont on extrait l'eau, le système peut être un système de traitement de l'air.
Dans le cas d'un filtre physique traité, la matière du filtre est traitée par un produit spécifique qui a pour action d'éviter tout développement bactérien ou de micro -organismes. On peut prévoir de disposer un pressostat à l'aval du filtre pour la détection de l'encrassement des filtres. Ainsi la hausse de pression anormale à l'aval du filtre peut être provoquée par un passage d'air réduit dû à un filtre encrassé. Le pressostat peut aussi permettre de détecter la défaillance du ventilateur.
Dans le cas d'un filtre plasma des fils électriques, par exemple en cuivre, sont accrochés à un cadre. Ces fils électriques sont appelés électrodes. Sur le fond du cadre est accroché un dispositif à charge négative conducteur, en forme de nid d'abeille. Il est disposé de telle manière que la totalité de l'air aspiré, par le ventilateur 28 passe à travers. Les électrodes ont une disposition particulière pour qu'elles couvrent environ 40% de la totalité de la surface. L'air qui va passer à travers est ainsi entièrement traité. Entre ces électrodes un champ électrique important est créé. Ce champ électrique, est suffisamment puissant pour créer des ions positifs et négatifs en forte quantité qui vont créer un plasma. Le plasma est une forme gazeuse neutre, mais avec une très forte action bactéricide et germicide. Ainsi l'air qui passe à travers est débarrassé de toutes les bactéries, spores et germes avant qu'ils ne se retrouvent dans l'eau extraite de l'air. Un contacteur de sécurité peut être installé pour couper l'alimentation de l'ensemble du système lorsque l'on retire la première partie du filtre 46. Ce contacteur peut être installé sur une porte qui donne accès au filtre à air pour le changer.
Dans le cas à diodes électroluminescentes à ultraviolets (LEDUV), les LEDUV sont accrochées sur un cadre. Sur le fond du cadre est accroché un dispositif métallique grillagé rayonnant. Le rayonnement des LEDUV est ainsi diffusé sur la totalité d'une section de passage du flux d'air. Le flux d'air passant par cette section est ainsi traité. Les rayons émis par les LEDUV sont par exemple des rayons UV-C. Les rayons UV-C sont reconnus pour avoir une très forte action bactéricide et germicide. Le flux d'air est débarrassé de toutes les bactéries, spores et germes qui pourraient polluer l'eau à extraire de l'air. Les LEDUV ont l'avantage d'avoir une durée de vie très importante (environ 20 ans) par rapport aux lampes à rayons UV-C existantes. L'entretien du système, le remplacement du filtre à ultraviolets, est ainsi fortement réduit.
La réalisation d'un dispositif 30 avec un conduit étanche et un ventilateur 28 disposé en amont dans le flux d'air permet de maintenir une légère surpression d'air à l'intérieur du conduit du dispositif 30. L'air à l'extérieur du conduit a une pression plus faible que l'air à l'intérieur du conduit. Ainsi même dans le cas de légers défauts d'étanchéité du conduit du dispositif 30, l'air à l'extérieur du dispositif 30 ne peut rentrer à l'intérieur du conduit qu'en passant par le ventilateur 28 et donc par le filtre 46 disposé en amont du ventilateur 46. Le filtre peut aussi être disposé entre le ventilateur 28 et l'évaporateur 32. Tout l'air dont on extrait l'eau a ainsi subit un traitement sanitaire. En référence à la figure 2, le système peut comporter un bac de collecte 38 collectant l'eau extraite par gravité. Le bac de collecte 38 peut être disposé sous l'évaporateur 32, dans le dispositif 30, pour récupérer le ruissellement de l'eau extraite sur l'évaporateur 32. Le bac de collecte 38 peut être glissé comme un tiroir sous l'évaporateur 32. Le bac de collecte 38 peut prendre la forme d'une pointe de diamant dont le fond contient un trou. L'eau extraite de l'air est ainsi dirigée vers ce trou.
Le système peut comprendre un bac de stockage 60 de l'eau collectée par le bac de collecte 38. Le bac de stockage 60 est de préférence situé juste en dessous du bac de collecte 38. Ceci permet de réaliser un gain de tube et de simplifier le montage. Par exemple, lors d'une fabrication en série, un ouvrier spécialisé peut préparer le système sans être gêné pour réaliser les soudures et les raccordements.
Le système peut comprendre une pompe 56 de pompage de l'eau stockée dans le bac de stockage 60. Le pompage de l'eau est alors prévu pour la consommation de l'eau stockée par un utilisateur. La pompe 56 peut avoir un débit constant. Dans ce cas on peut déterminer le volume d'eau pompée de la durée d'actionnement de la pompe. Le volume d'eau pompée détermine la quantité d'eau consommée. La consommation de l'utilisateur peut alors être prise en compte par l'unité de commande 80. L'unité de commande 80 peut alors commander l'extraction d'eau contenue dans l'air par le dispositif 30 d'extraction en fonction du volume d'eau pompée pour la consommation. La commande de l'extraction de l'eau en fonction de la consommation par l'utilisateur est décrite plus en détail par suite.
Le système peut comprendre un circuit de réfrigération de l'eau stockée dans le bac de stockage 60. Le circuit de réfrigération comporte alors un échangeur thermique 64 enroulé extérieurement au bac de stockage 60 pour la réfrigération de l'eau stockée. De préférence Γ échangeur thermique 64 prend la forme d'un serpentin en cuivre. Le fluide caloporteur ne peut alors pas être en contact avec l'eau du bac de stockage 60, empêchant les problèmes de pollution de l'eau extraite en cas de fuite.
Le reste 66 du circuit de réfrigération fournit, à l'échangeur thermique 64, le fluide caloporteur avec une température inférieure à l'eau stockée.
Selon un mode de réalisation du circuit de réfrigération, le bac de stockage 60 est entouré par le serpentin en cuivre dans lequel passe le fluide de refroidissement. Le refroidissement de l'eau à la température désirée par l'utilisateur peut être piloté par une sonde de température prévue dans le bac de stockage 60.
Pour garantir une qualité d'eau exceptionnelle, il est préférable de filtrer et de traiter l'eau qui se trouve dans le bac de stockage 60. Le système peut donc comprendre un ensemble 70 de filtres de traitement de l'eau stockée. L'ensemble 70 de filtres comprend de préférence un des filtres choisi parmi le groupe composé d'un filtre à sédiments 72, un filtre à charbon actif compressé 74 et une membrane d'ultrafiltration 76. Le filtre à sédiments 72 a de préférence une finesse de filtration de 0,5 microns. La membrane d'ultrafiltration 76 a de préférence une finesse de filtration de 0,0 Ιμιη.
De façon encore préférée l'ensemble 70 de filtres comprend les trois filtres du groupe précédent. Des systèmes connus utilisent un système de filtration équipé d'une membrane d'osmose. La membrane d'osmose peut créer des complications dans le temps. Pour faire un litre d'eau osmosée, on rejette 2 litres d'eau. En général sur des installations domestiques cette eau est rejetée à l'égout. Sur les machines à eau traditionnelles ces 2 litres retournent dans un premier bac, qui récupère l'eau condensée. Si jamais un développement bactérien se crée, l'eau de rejet de la membrane qui retourne dans le premier bac, va polluer l'eau pure que l'on vient d'extraire. Il est donc préférable d'adopter des filtres se passant de membrane à osmose.
Il est possible de compléter la filtration avec un quatrième filtre pour reminéraliser l'eau. Ce filtre peut être associée à des vitamines ou des médicaments.
La pompe 56 peut entraîner la filtration de l'eau du bac de stockage 60. L'ensemble 70 de filtres est alors disposé en aval de la pompe 56 comme représenté en figure 2.
Le système peut comprendre un circuit de refoulement, dans le bac de stockage 60, de l'eau filtrée par l'ensemble 70 de filtres. L'eau filtrée est refoulée dans le bac de stockage 60. L'eau stockée est alors maintenue potable. L'eau peut être filtrée à intervalles réguliers pour maintenir une qualité de l'eau pour la consommation de l'utilisateur. Par exemple, la fïltration peut intervenir toutes les heures, pendant 15 minutes. L'eau du bac est ainsi régénérée 24 fois dans la journée. On prévoit alors de préférence une électrovanne 78 de commutation de l'eau filtrée entre le circuit de refoulement, et un circuit de consommation de l'eau stockée filtrée par l'utilisateur. L'eau consommée est ainsi pompée par la pompe 56, puis filtrée par l'ensemble 30 de filtres et enfin commutée par l'électrovanne 78, en fonction de la demande de l'utilisateur, dans le circuit de consommation pour sa consommation par l'utilisateur. La durée de l'activation simultanée de l'électrovanne 78 avec l'activation de la pompe 56 permet de déduire le volume d'eau consommée par l'utilisateur. Le volume d'eau consommé peut alternativement être comptabilisé par un compteur d'eau qui se situe juste avant un robinet de puisage et après l'électrovanne de commutation 78. Lorsque l'électrovanne 78 n'est pas activée, l'eau pompée par la pompe 56 retourne, est refoulée, dans le bac de stockage 60.
L'unité de commande 80 peut commander le pompage de l'eau stockée dans le bac de stockage 60, juste après la mise en route du dispositif 30 d'extraction. L'eau qui vient d'être extraite est ainsi traitée immédiatement.
L'unité de commande 80 peut ne commander le pompage de l'eau que lorsque un minimum de niveau d'eau dans le bac de stockage 60 est atteint, par exemple 2 litres. Ceci permet d'éviter que la pompe 56 ne tourne à vide. Le cas où le niveau d'eau minimum est atteint peut être déterminé à l'aide d'un capteur de niveau décrit dans la suite.
De préférence les filtres 72, 74, 76 se connectent indépendamment les uns des autres sans nécessiter la déconnexion de raccord du circuit d'eau pompée. L'ensemble 70 de filtres peut comprendre une tête avec une seule arrivée d'eau et une seule sortie d'eau. La tête de l'ensemble 70 de filtres comprend des raccords pour le remplacement de chaque filtre indépendamment.
Le fond du bac de stockage 60 peut être légèrement en pente pour amener l'eau vers l'aspiration de la fïltration, évitant qu'une partie de l'eau stockée stagne.
Le système peut comprendre une lampe à ultraviolets pour le traitement sanitaire de l'eau stockée dans le bac de stockage 60. De préférence la lampe à ultraviolets 58 est disposée à proximité du refoulement de l'eau pompée dans le bac de stockage 60. Ainsi l'eau après avoir été filtrée retourne dans le bac en tombant ou coulant directement sur la lampe à ultraviolets 58. Tout le volume d'eau traité par les filtres est traité par rayonnements ultraviolets, empêchant tout développement bactérien ou de micro -organismes.
L'utilisation d'une pompe 56 à débit constant ou d'une pompe 56 associée à un débitmètre permet de déterminer la quantité d'eau stockée qui est passée par l'ensemble 70 de filtres et/ou la lampe à ultraviolets 58. Une telle détermination de la quantité d'eau traitée autorise une meilleure maintenance du système, notamment de la fin de vie des organes de traitement de l'eau, en avertissant l'utilisateur ou par envoi des informations au service de maintenance du système.
La lampe à ultraviolets 58 est de préférence remplacée par un ensemble de LEDUV ayant une plus grande durée de vie, limitant ainsi les frais de maintenance du système.
Le système peut comprendre un capteur de niveau 68 de l'eau stockée dans le bac de stockage 60. Le capteur de niveau 68 peut être choisi parmi les capteurs de niveau électroniques et les capteurs de niveau à membranes. De préférence le capteur de niveau est un capteur de niveau à membranes pour une précision fiable du niveau d'eau stockée. L'information sur la quantité d'eau disponible est basée sur la pression de l'eau. Par exemple, lorsqu'un litre d'eau entraîne une pression de l,67mbars, si le capteur enregistre 4,17mbars le niveau d'eau est de 2,5 litres. La mesure est fiable, précise et permet d'informer l'utilisateur au centilitre près.
Dans le système le capteur de niveau 68 est de préférence au fond du bac de stockage 60, écarté de la prise d'eau pour le pompage de l'eau, pour limiter les erreurs de mesure.
Le système peut comporter un capteur de trop plein 62 du bac de stockage 60. De préférence le capteur de trop plein 62 est un capteur à lamelles. Le capteur à lamelles peut être intégré dans un tuyau au niveau du sommet du bac de stockage 60. Le tuyau intégrant le capteur de trop plein 62 peut aussi faire office d'échappement d'air, lorsque le bac de stockage 60 se remplit d'eau extraite. Ce tuyau peut être équipé d'un T.
Le capteur de niveau 68 et/ou le capteur de trop plein 62 permettent de déterminer la quantité d'eau stockée dans le bac de stockage 60. En fonction de cette quantité d'eau l'unité de commande 80 peut commander ou arrêter l'extraction d'eau contenue dans l'air. Les capteurs de niveau et de trop plein, 62 et 68, peuvent déclencher une alarme sonore et/ou arrêter le fonctionnement de l'extraction d'eau contenue dans l'air. Le capteur de trop plein 62 permet une redondance du capteur de niveau 68, utile en cas de dysfonctionnement du capteur de niveau 68 et limitant ainsi le coût de la maintenance.
Dans le cas de l'utilisation d'un circuit de réfrigération de l'eau stockée, il est préférable de ne stocker qu'une quantité d'eau minimum dans le bac de stockage 60. Les dépenses énergétiques du système pour la réfrigération de l'eau stockée sont alors limitées. De préférence la quantité d'eau stockée est fixée par l'unité de commande 80 en fonction des mesures de la quantité d'eau consommée par l'utilisateur.
Le système peut être disposé dans une machine divisée en trois parties sur la hauteur. Chaque partie comporte un plateau pour la disposition des différentes organes du système Ceci permet pour la fabrication de monter chaque plateau séparément, pour les assembler ensuite, représentant un gain de temps très important lors de la fabrication.
En référence à la figure 3, la machine est disposée de préférence de la manière suivante - une partie haute avec un plateau sur lequel l'unité de commande 80 est implantée (L'unité de commande 80 peut comprendre des circuits imprimés ainsi qu'une carte d'alimentation et un circuit des commandes.) ;
- une partie intermédiaire comprenant le dispositif 30 et le reste 66 du circuit de réfrigération de l'eau stockée ;
- une partie basse comprenant un plateau sur lequel est installé le bac de stockage 60, l'échangeur thermique 64 et les organes de fïltration (l'ensemble 70 de filtres et la lampe à ultraviolets 58, la pompe 56, l'électrovanne 78).
Une telle disposition du système est avantageuse. Le bac de stockage 60 est situé en partie basse, ainsi la chaleur dégagée par l'ensemble du matériel monte dans la machine et n'a pas d'incidence sur la réfrigération de l'eau. Le reste 66 du circuit de réfrigération fonctionne consomme alors peu d'énergie de fonctionnement. De plus les fuites d'eau stockée dans du bac de stockage 60 ne peuvent pas couler sur le reste du matériel, limitant l'endommagement du système.
La structure de la machine peut comprendre des tuyaux creux en plastique, de préférence en polychlorure de vinyle, ou PVC. Les tuyaux PVC sont généralement utilisés pour les écoulements ou la circulation de l'eau dans les maisons. La matière de tels tuyaux peut aussi être choisi parmi le groupe comprenant le polypropylène ou des matières naturelles, comme le bambou. Ils présentent l'avantage d'être faciles à utiliser par n'importe qui, de se découper à la taille voulue simplement avec une scie à métaux traditionnelle ou avec un coupe tube spécialisé, d'être résistants et légers. L'intérieur des tuyaux est creux, permettant le passage de tous les câbles électriques. Ils isolent ainsi le câblage électrique de chaque plateau.
De plus les tubes en PVC existent sous différentes formes comme les T ou les manchons permettant de mettre en place facilement les plateaux qui vont constituer la machine. On peut ainsi disposer des manchons de tubes entre chaque plateau, pour monter la machine progressivement, plateau par plateau. La structure de la machine peut ainsi être composée de quatre tuyaux situés aux quatre angles des plateaux rectangulaires. Cela permet tout en les isolants de différencier les câbles électriques traditionnels des câbles électroniques. Les câbles électriques sont acheminés au plateau supérieur par un des quatre tuyaux et les câbles électroniques par un autre. A chaque étage un T permet de conduire les câbles vers le plateau supérieur. Ainsi les câbles sont préparés et protégés pendant tout le montage de la machine. A la pose du dernier plateau supérieur, les câbles sont prêts à être raccordés à l'unité de commande 80.
La structure en tuyaux en polychlorure de vinyle, PVC, creux pour le passage des câbles du système aux différentes parties de la machine permet ainsi le passage des câbles du système en les isolant des circuits de fluide du système.
La machine peut comporter sur sa partie haute, en une face avant, un écran à cristaux liquides 82, ou Liquid Crystal Display en anglais soit LCD, communicant les informations sur le fonctionnement de la machine à l'utilisateur. Les mesures de température et de taux d'humidité extérieures peuvent être indiquées à l'utilisateur. Le pourcentage d'extraction d'eau possible peut aussi être indiqué, par exemple sur une échelle de 0 à 100%. Ainsi l'utilisateur sait exactement si la machine est efficace ou non.
Les indications sur la quantité d'eau stockée peuvent aussi être indiquées à l'utilisateur avec la température de l'eau stockée. Chaque élément important, ou organe, de la machine est sous contrôle : la pompe, le compresseur, le fonctionnement des électrovannes et l'état des filtres. Plusieurs diagnostics pour chaque pièce peuvent être déterminés.
En ce qui concerne la partie mécanique : le compresseur 34, le compresseur du reste 66 du circuit de réfrigération, la pompe 56 de pompage de l'eau stockée et le ventilateur 28, différentes défaillances peuvent être déterminées à l'aide de capteurs de courant et/ou de tension d'alimentation de chacun de ces organes, de capteur de pression (haute et basse) dans le circuit du fluide caloporteur et dans le circuit de réfrigération de l'eau stockée, de capteur de pression d'air en aval du filtre 46. Il est alors possible de déterminer les défaillances suivantes :
DCE 001 : pas d'alimentation, pas de mesures de courant pour le compresseur 28, dans le cas où le courant d'alimentation du compresseur 34 n'est pas mesurée alors que le compresseur 34 est dans sa plage de fonctionnement ;
DCE 002 : intensité mesurée anormale, dans le cas où les valeurs enregistrées en fonctionnement normal comme la tension et l'intensité augmentent anormalement ;
DCE 003 : la valeur calibrée du capteur basse pression du circuit de fluide caloporteur est anormale, lorsque la pression mesurée passe sous un seuil de valeur calibrée ;
DCE 004 : la valeur calibrée du capteur haute pression du circuit de fluide caloporteur est anormale, lorsque la pression mesurée passe au-dessus d'un seuil de valeur calibrée ;
DCF 005 : pas d'alimentation, pas de mesures de courant pour le compresseur du reste 66 du circuit de réfrigération ;
DCF 006 : Intensité mesurée anormale pour le compresseur du reste 66 du circuit de réfrigération ;
DCF 007 : la valeur calibrée du capteur basse pression du circuit de réfrigération de l'eau stockée est anormale, lorsque la pression mesurée passe sous un seuil de valeur calibrée ;
DCF 008 : la valeur calibrée du capteur haute pression du circuit de réfrigération de l'eau stockée est anormale, lorsque la pression mesurée passe au-dessus d'un seuil de valeur calibrée ; DP 009 : la pompe 56 est arrêtée alors qu'elle est dans sa plage de fonctionnement, lorsque son courant d'alimentation n'est pas mesuré alors que la pompe 56 doit fonctionner ;
DP 010 : la pompe 56 est anormalement arrêtée, lorsque l'utilisateur appuie sur le bouton extérieur pour prendre de l'eau et que la pompe ne s'enclenche pas et que le compteur de débit n'enregistre pas de passage d'eau ;
DP 011 : la pompe de filtration est anormalement arrêtée, lorsque le compteur de débit n'enregistre pas de passage d'eau depuis plus de deux heures alors que le bac de stockage est rempli au trois quarts ;
- DP 012 : Les filtres sont bouchés ou la pompe à un problème, lorsque le compteur de débit enregistre un passage d'eau faible inférieur à un seuil de débit calibré ; DV 013 : le moteur du ventilateur est anormalement arrêté, lorsque son courant d'alimentation n'est pas mesuré alors que le ventilateur doit fonctionner ;
DV 014 : la pression d'air est trop importante, l'air aspiré a du mal à traverser le filtre à air, il est certainement bouché ou encrassé, lorsque la pression d'air est trop importante en amont du filtre et dépasse des valeurs calibrées en haute pression, on peut aussi prévoir dans ce cas l'arrêt du compresseur et du ventilateur.
En ce qui concerne la partie du traitement et du stockage de l'eau, différentes défaillances peuvent être déterminées :
- DN 015 : Le capteur de niveau d'eau 62 est défectueux, lorsque le taux d'hygrométrie et la température de l'air sont favorables à la production d'eau, le compresseur 34 fonctionne ainsi que le ventilateur 28 alors que le réservoir 60 de stockage d'eau ne se remplit pas ;
DN 016 : Le capteur de niveau d'eau 62 est défectueux, lorsque le dispositif d'extraction d'eau de l'air fonctionne avec un taux d'hygrométrie et une température de l'air favorables à la production d'eau alors que la contenance du réservoir 60 ne se modifie pas après 4 heures de fonctionnement ;
DN 017 : Le capteur de niveau est défectueux ou de fausses informations sont enregistrées dans la mémoire, lorsque les valeurs d'affichage de contenance du réservoir 60 sont anormales et ne correspondent pas à des valeurs de base, (ce qui peut être lié à des problèmes de surtension ou de micro coupures électriques) ;
DT 018 : la lampe UV n'est plus connectée ou la lampe est cassée, lorsque le courant d'alimentation de la lampe n'est pas mesuré par un capteur ad hoc et que la pompe 56 fonctionne ;
- DT 019 : la lampe UV est à changer ou l'ensemble de la machine demande un entretien, lorsque la durée d'utilisation (par exemple 7 600 heures) de la lampe UV s'approche de la durée de vie de la lampe UV, qui peut être par exemple de 8000 heures ; DT 020 : les cartouches sont à changées, lorsque la quantité d'eau filtrée par les cartouches de filtration s'approche de la quantité maximale (tel que 900 litres d'eau filtrée pour une utilisation maximale prévue à 1000 litres d'eau).
Toutes ces informations et tous les déclenchements de diagnostic associés peuvent être enregistrés et stockés sur 30 jours en boucle. Lorsqu'un des éléments, ou organes, tombent en panne, l'information peut s'afficher pour l'utilisateur sur l'écran LCD 82. Différentes diodes électroluminescentes peuvent être prévus à proximité de l'écran LCD 82, en tant que témoin du fonctionnement ou dysfonctionnement des différents organes de la machine. On peut prévoir l'annulation de l'affichage de diagnostic par l'intervention d'une certaine manière sur les boutons situés en face avant de la machine et à la condition que le problème affiché ait été résolu.
La machine peut comprendre un dispositif 88 de transmission des informations à distance. L'envoi d'informations au service de maintenance peut être effectué par courants porteurs via le réseau électrique alimentant le système ou par un modem intégré au système et via le réseau téléphonique. La machine peut être interrogée à distance pour vérifier son bon fonctionnement simplement par l'intermédiaire d'une prise électrique. Tout type d'information peut ainsi être collecté de façon centralisée comme la consommation d'eau, la consommation électrique, le nombre de litres d'eau fabriquée, ainsi que les messages d'erreurs, ou le fonctionnement des différents dispositifs du système pendant une durée anormale. La transmission des informations peut être réalisée vers un stockage centralisé des informations sur un serveur ou vers un télé-dépanneur. Les informations stockées à distance peuvent alors servir à assurer des services de télédépannage. L'utilisateur peut ainsi être prévenu par téléphone qu'une intervention sur la machine doit être réalisée, et/ou, on peut lui donner l'adresse d'un revendeur des consommables de la machine.
La machine peut ainsi comprendre des prises courant porteur émettrices et collectrices.
La machine peut aussi comprendre un système GPRS {General Packet Radio Service, soit en français : service général de transmissions radio par paquets), collecteur et émetteur des informations. On peut aussi envisager d'utiliser une connexion WIFI (Wireless Fidelity, soit en français une connexion fidèle sans fil) pour la transmission des informations. Alternativement, la récupération des données de la machine peut être effectuée manuellement à l'aide d'un port Universal Sériai Bus, USB, de raccordement à un ordinateur ou à un support de stockage de données amovibles.
Au niveau de la machine, les informations peuvent être collectées par une carte "collecteur de données" interrogeant, par exemple toutes les 10 secondes, les différents organes de la machine. La carte "collecteur de données" est un organe collecteur de données. Ces informations ou données reçues correctement, sont immédiatement communiquées au dispositif 88 de transmission des informations à distance. Selon un mode de réalisation, le dispositif 88 peut être externe à la machine, pour être placée au plus prés d'une prise téléphonique chez l'utilisateur de la machine. Le dispositif 88 devient un système récepteur des informations de la carte "collecteur de données" intégrée dans l'unité de commande 80 de la machine. Dans un tel mode de réalisation, la communication des données collectées entre l'unité de commande et le système récepteur peut être réalisée par courant porteur sur le réseau domestique de l'utilisateur (par exemple réseau 220V). Les trames de données sont mémorisées, avec la date et l'heure de réception par le système récepteur. Le système récepteur peut être composé d'un écran LCD tactile et d'un support d'intégration d'un modem.
Le support récepteur via son modem intégré peut être connecté à la ligne téléphonique de l'utilisateur de la machine, permettant ainsi la transmission à un télé dépanneur ou au fabriquant de la machine de l'historique du fonctionnement de la machine, i.e. des données collectées par la carte "collecteur de données" et reçues par le système récepteur. Cette transmission de l'historique de fonctionnement peut être réalisée automatiquement lors d'un dysfonctionnement pendant une longue durée, par exemple de trois jours. De façon préférée, la transmission des informations peut avoir lieu qu'en cas de dysfonctionnement. Ainsi lors d'un dysfonctionnement, le télé dépanneur récupère toutes les données mémorisées par le système récepteur. Un logiciel de traitement des données ainsi reçus peut être prévu, permettant par exemple l'archivage des données, leur impression ou la réalisation de graphique.
Selon un mode de réalisation préféré, le système récepteur communique avec l'unité de commande 80 de la machine pour adapter la commande de la machine au dysfonctionnement détecté. L'adaptation de la commande de la machine peut par exemple comprendre la modification de la production d'eau, la mise en marche forcée ou marche automatique, la modification du seuil souhaité de la température de l'eau. Selon un tel mode de réalisation, lors d'un dysfonctionnement, le système récepteur envoie les données qu'il a mémorisées au télé dépanneur et reçoit en retour un rendez-vous (date et heure), à laquelle le système récepteur doit rappeler le télé dépanneur pour récupérer des ordres d'adaptation de la commande de la machine pour régler le problème.
Après la détection d'un dysfonctionnement et dans le cas où aucune modification utile ne peut être effectuée par le télé dépanneur à distance, une intervention directe sur la machine et une information de l'utilisateur de la machine peuvent être prévues. L'utilisateur peut ainsi être prévenu par téléphone qu'une intervention sur la machine doit être réalisée, et/ou, on peut lui donner l'adresse d'un revendeur des consommables de la machine.
La carte "collecteur de données", le système récepteur et le logiciel du télé dépanneur peuvent former un ensemble de traitement des informations à distance de la machine. Cet ensemble de traitement des informations à distance permet de réduire les temps d'intervention pour effectuer une intervention en après vente ou de connaître, avant d'envoyer un technicien sur le terrain, quel type de panne doit être résolu. Cela permet notamment des économies des coûts de maintenance en assurant aux techniciens de partir sur le lieu d'intervention avec la pièce défectueuse et la possibilité de s'être préparé au type de panne détectée. L'ensemble de traitement des informations à distance de la machine permet aussi avantageusement d'éviter de faire déplacer un technicien alors que la machine n'est pas en panne mais que l'utilisateur ne l'utilise pas correctement. En effet, de tels cas de déplacement inutile peuvent représenter jusqu'à 60% des déplacements en intervention d'un technicien. L'ensemble proposé permet encore de déterminer à l'avance quelles seront les pannes possibles à l'avenir. Ainsi il est possible d'anticiper des pannes éventuelles et d'intervenir alors que l'utilisateur ne sait pas encore que l'occurrence d'un problème sur la machine est proche. L'ensemble proposé permet encore l'amélioration de la rapidité de l'intervention ce qui est particulièrement utile pour la résolution de problème sur des pièces maîtresses de la machine tel que le compresseur.
La figure 3 représente une possibilité de câblages de la machine avec l'unité de commande 80. L'unité de commande 80 est ainsi reliée à divers dispositifs ou organes de la machine permettant de centraliser les informations pour l'utilisateur, sur l'écran LCD 82, ou pour un centre de maintenance via le dispositif de transmission des informations, permettant un fonctionnement du système sous télésurveillance.
Le ventilateur 28 peut être choisi parmi trois types de ventilateurs : le ventilateur centrifuge, le ventilateur hélicoïdal et le ventilateur tangentiel.
Le ventilateur centrifuge présente les avantages d'une pression dynamique élevée, nécessaire pour maintenir un débit d'air constant à travers le dispositif 30 (le filtre à air et les échangeurs : l'évaporateur 32 et le condenseur 36), d'un bruit raisonnable, d'un prix correct et d'une bonne durée de vie.
Le ventilateur tangentiel présente les avantages d'une durée de vie importante et d'une bonne pression dynamique.
Le ventilateur hélicoïdal présente les avantages d'un faible encombrement, d'une grande variété selon les prix et la disposition. On peut ainsi facilement le choisir comme poussant l'air à l'intérieur du dispositif ou aspirant l'air à l'intérieur du dispositif. Le ventilateur hélicoïdal est préféré pour la réalisation du dispositif 30 d'extraction.
L'évaporateur 32 peut être composé de quatre rangs de tubes dont le diamètre est de trois huitième de pouce, soit 0,9525 cm. L'évaporateur 32 comprend de préférence des ailettes pour augmenter les surfaces d'échange thermique entre le flux d'air et le fluide caloporteur. Un maximum d'air est ainsi en contact avec les parois froides et la déshumidifïcation est optimisée.
Le pas des ailettes peut être de 1 ,6mm. La distribution du fluide caloporteur peut se faire en trois points. Le fluide caloporteur froid est ainsi réparti de la même manière en partie haute, en partie médium et en partie basse. Ainsi, c'est l'ensemble de l'évaporateur 32 qui se refroidit sur toute la surface en même temps. La circulation du fluide est prévue à contre courant de l'air. La sortie du fluide peut être prévue en partie haute pour éviter le retour de liquide du compresseur 34 dans l'évaporateur 32. Pour améliorer l'industrialisation de la machine, il est possible d'assembler l'évaporateur 32 et le condenseur 36 sur une même plaque.
Le compresseur 34 peut être choisi pour satisfaire à un compromis, entre la puissance désirée pour refroidir suffisamment le flux d'air au niveau de l'évaporateur 32 et éviter qu'il refroidisse trop. Le compresseur 34 peut être choisi parmi le groupe consistant en un compresseur à piston, un compresseur Scroll et un compresseur rotatif.
Le compresseur à piston est le plus courant. Il est bon marché, silencieux, d'un encombrement en hauteur faible. Le compresseur Scroll ou compresseur à spirales présente les avantages d'un rendement élevé, d'une vitesse et donc d'un débit du fluide caloporteur variable. Le compresseur rotatif présente l'avantage d'un prix abordable, d'un rendement moyen, de vitesse et débit variables, et d'un encombrement en largeur faible. Le compresseur rotatif est préféré pour son bon rendement, de plus son prix est abordable. Enfin les puissances disponibles pour ce type de compresseur correspondent à l'équilibre subtil à créer au niveau de l'évaporateur 32, pour se rapprocher le plus possible du point de rosée, ni trop chaud, ni trop froid. Son encombrement correspond à un espace limité, permettant une implémentation facilitée du système dans la machine. Il est en plus résistant mécaniquement.
Le condenseur 36 peut être composé de trois rangs de tubes de cuivre dont le diamètre est de trois huitième de pouce, soit 0,9525 cm. De préférence la circulation du fluide caloporteur se fait à contre-courant du flux d'air. L'entrée du fluide caloporteur est alors en partie haute du condenseur 36 et la sortie en partie basse du condenseur 36.
La chaleur dissipée au condenseur est celle captée par l'évaporateur plus la chaleur du travail mécanique du compresseur.
Le diamètre du tube correspond à la puissance du compresseur 34 et assure une vitesse de circulation correcte du fluide et de l'huile le long de tout le parcours du fluide caloporteur. Le condensateur 36 comprend de préférence des ailettes pour augmenter la surface d'échange entre le fluide et l'air. Les ailettes sont de préférence en aluminium. Le pas des ailettes peut être de 1,6 mm. Plus le pas est serré, plus l'échange thermique est important.
Les différents organes le long du parcours de fluide caloriporteur peuvent reliées entre eux par des tubes de cuivre de diamètre d'un quart de pouce, soit 0,635cm, pour la partie haute pression (HP) du parcours et de trois huitième de pouce, soit 0,9525 cm, sur la partie basse pression (BP) du parcours. Il peut en outre être prévu des prises de pression sur le parcours : une prise de pression HP et deux de BP sur le parcours (une pour la charge du fluide caloriporteur et une pour le pressostat 48).
Le fluide caloporteur est de préférence le fluide R407C. La charge de fluide caloporteur est dans ce cas, de préférence, de 650g. Selon un mode de réalisation du circuit de réfrigération, le circuit de réfrigération comprend une des caractéristiques suivantes, seule ou en combinaison avec d'autres :
- un compresseur de puissance frigorifique de 300W, rotatif, 220V AC 50 Hz, R134A ;
- un condenseur statique type grille ;
- un déshydrateur en cuivre à souder ;
- un détendeur capillaire de diamètre 1,2 mm en cuivre, et de longueur 1,5 m ;
- un évaporateur statique en cuivre de un quart de pouce de diamètre, soit 0,635cm enroulé autour du bac de stockage 60 cylindrique en inox, l'évaporateur ayant une longueur de 5 m ;
- un isolant en mousse de polyuréthane, d'épaisseur 13mm enroulé en deux épaisseurs ;
- une charge de 170g de R134A en tant que fluide frigorigène ;
- une prise de pression, au niveau basse pression du circuit de réfrigération, pour la charge et le contrôle de la pression et température d'évaporation.
Selon un mode de réalisation du bac de stockage 60 il est rond, son diamètre est de 15 cm, sa hauteur de 22cm, sa capacité de 10 litres. Le fond du bac est légèrement en pente pour amener l'eau vers l'aspiration de la fîltration et éviter qu'une partie de l'eau stagne. Sa matière est de l'inox. Une forme plate rectangulaire, formant un méplat, a été imaginée sur toute la hauteur et sur une largeur de 4cm. Cette partie est percée en plusieurs points, par exemple six perçages, équipés chacun d'un écrou et d'un contre écrou pour les étancher. Ces perçages sont réalisés en diamètre de 10 mm avec un perçage central en diamètre de 20 mm :
- Sur le premier trou est soudé un doigt de gant en cuivre. Il permet de recevoir une sonde de température de l'eau de stockage. Cette sonde est reliée au circuit électronique de l ' unité de commande 80 pour transmettre l'information de température.
- Le deuxième trou qui se trouve à coté du premier (environ 2 cm) est équipé d'un raccord laiton de 0,75 pouce, soit 1,905cm, pour raccorder un tuyau de 0,25 pouce, soit 0,635cm, qui se branche sur l'aspiration de la pompe 56.
- Le troisième trou au centre du méplat reçoit un tube quartz, dans lequel est inséré la lampe à ultraviolets 58. Le tube avec sa lampe 58 pénètre à l'intérieur du bac et trempe dans l'eau de stockage.
- Le quatrième perçage se trouve juste au dessus du troisième à environ 10 cm. Ce perçage permet la réception du circuit de refoulement de l'eau pompée. Il est préférable de le situer juste au dessus de la lampe à ultraviolets 58 afin d'obtenir un maximum d'efficience dans le traitement de l'eau. L'eau retombe alors systématiquement sur la lampe à ultraviolets 58. Elle est donc traitée contre tout les développements bactériens ou de micro organismes. - Toujours sur le méplat du bac de stockage 60, le cinquième trou se trouve en haut proche du sommet. Il est équipé d'un raccord laiton de 0,75 pouce, soit 1,905cm, pour raccorder un tuyau de 0,25 pouce, soit 0,635cm, permettant l'installation du capteur de trop plein 62.
- Le sixième perçage se trouve en bas du bac à gauche et écarté du second d'environ 10 cm. Il reçoit le capteur de niveau 68 à membranes.
Le système peut comprendre un fonctionnement en marche forcée et en fonctionnement en marche automatique. En référence à la figure 3, le système peut comprendre une interface utilisateur 84, comportant par exemple des boutons, pour sélectionner le fonctionnement en marche forcée ou en marche automatique. L'interface utilisateur 84 peut aussi permettre de commander l'électrovanne 78 et/ou la pompe 56, par exemple via l'unité de commande 80, pour la consommation d'eau par l'utilisateur. L'interface utilisateur 84 peut encore permettre à l'utilisateur de se renseigner de façon séquentielle sur l'état de fonctionnement de la machine, sur les consommations d'eau ou sur les performances d'extraction d'eau enregistrées par l'unité de commande 80 au cours du temps.
La figure 4 représente un organigramme de fonctionnement du système en marche forcée et en marche automatique. Le système dont l'organigramme est représenté par la figure 4 comporte un bac de stockage 60 de 12 litres.
Au cours du fonctionnement en marche forcée l'unité de commande 80 ne commande l'arrêt que lorsque le bac de stockage 60 est plein.
Au cours du fonctionnement automatique, l'unité de commande 80 optimise l'extraction d'eau contenue dans l'air. Il peut alors être prévu un minimum de réserve d'eau stockée, par exemple au tiers du volume du bac de stockage 60, comme représenté par la figure 4. Lorsque le minimum de réserve est atteint, l'unité de commande 80 commande l'extraction d'eau contenue dans l'air si les conditions extérieures de température et d'hygrométrie sont favorables à l'extraction d'eau contenue dans l'air. L'extraction de l'eau est poursuivie jusqu'à atteindre un maximum d'extraction, déterminer en fonction de la consommation journalière de l'utilisateur ou fixer à la contenance maximum du bac de stockage 60, comme représenté par la figure 4.
De préférence l'unité de commande 80 retarde l'extraction d'eau contenue dans l'air jusqu'à la nuit, par exemple jusqu'à minuit. Par exemple si les conditions pour la fabrication d'eau sont bonnes, que le niveau d'eau est en dessous du seuil minimum alors qu'il est 21 Heure ou plus, la fabrication d'eau est retardée à 24H.
Le retardement peut aussi être calculé en fonction de la consommation de l'utilisateur. Par exemple, si la quantité d'eau dans le bac de stockage 60 est supérieure à la consommation journalière de l'utilisateur, l'unité de commande 80 peut retarder l'extraction d'eau à la tombée de la nuit. Ce retardement de l'extraction d'eau contenue dans l'air permet d'optimiser au maximum le rendement du système. En effet, au cours de la nuit le taux d'hygrométrie est plus important que dans la journée. Le système remplit alors le bac de stockage plus rapidement, et donc en consommant moins d'énergie. En plus, le coût énergétique peut être moins cher pendant ces périodes. Ainsi l'optimisation est aussi économique.
L'unité de commande 80 peut commander l'ouverture d'une électrovanne de raccordement au réseau d'eau courante, dans le cas où le système ne peut pas produire d'eau. La commande de l'ouverture de cette électrovanne peut être subordonnée à un signal de confirmation de la présence d'eau dans le réseau d'eau courante, par exemple par la mesure d'un pressostat calibré à 2 bars.
L'unité de commande 80 peut commander le fonctionnement du dispositif 30 d'extraction pour une durée minimum. Ainsi si juste après le début du fonctionnement du dispositif 30 d'extraction, les conditions ne sont plus favorables, l'unité de commande 80 commande le fonctionnement pour une durée de, par exemple, trois minutes. Ceci permet d'éviter la succession de démarrages et d'arrêts du dispositif 30 trop rapprochés dans le temps. De même lorsque l'arrêt du dispositif 30 a été commandé par l'unité de commande 80, l'ordre d'arrêt peut être maintenu pendant une durée minimum, par exemple trois minutes.
Le système peut avoir des conditions de fonctionnement limites, en dessous desquelles, l'unité de commande 80 arrête l'extraction d'eau. Par exemple pour une température extérieure de 15°C avec un taux d'hygrométrie à 40%, pour une température extérieure de 20°C avec un taux d'hygrométrie à 29%, pour une température extérieure de 25°C avec un taux d'hygrométrie à 22%, pour une température extérieure de 30°C avec un taux d'hygrométrie à 16%, pour une température extérieure de 35°C avec un taux d'hygrométrie à 11.5%.
L'unité de commande 80 commande la température du fluide caloporteur entrant dans l'évaporateur 32 en fonction de la température de l'air entrant dans le dispositif 30. Ainsi on peut définir une courbe de commande de l'évaporateur 32 en fonction de la température de l'air entrant. Une telle courbe comprend par exemple les points : pour une température entrante de 15°C, une température commandée de 5°C ; pour une température entrante de 20°C, une température commandée de 9,5°C ; pour une température entrante de 25°C, une température commandée de 13°C ; pour une température entrante de 30°C, une température commandée de 15,5°C ; pour une température entrante de 35°C, une température commandée de 18°C.
La machine peut comprendre le dispositif 88 de transmission des informations à distance. La machine peut aussi comprendre un système de mémorisation de l'ensemble des informations du système comme :
- le nombre de litres d'eau fabriquée par jour,
- la température de l'air extérieur et du taux hygrométrie, - le nombre de litres d'eau fabriquée et consommée en cumulé,
- les valeurs de pression du compresseur,
- les valeurs du pressostat du filtre à air,
- le temps de fonctionnement de la pompe avec le nombre de litres d'eau filtrée pour déterminer le remplacement des filtres du traitement de l'eau,
- le temps de fonctionnement des lampes UV pour déterminer leur changement,
- l'occurrence de chaque coupure de courant.
- le déclenchement de diagnostic, 12 valeurs de diagnostics sont, par exemple, possibles.
Ces informations peuvent être enregistrées au minimum trois fois par jour sur 30 jours en boucle. Cependant il peut être préférable de conserver les informations sur l'occurrence de coupures de courant ou le déclenchement de diagnostic.
TABLEAU
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Tableau I : Progression de rendement entre le système objet de l'invention et un système 5 classique

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (30) d'extraction d'eau contenue dans l'air par condensation, le dispositif (30) comportant :
- un ventilateur (28) pour créer un flux d'air ;
- un évaporateur (32) de fluide caloporteur pour condenser de l'eau contenue dans le flux d'air crée par le ventilateur (28) ;
- un compresseur (34) du fluide caloporteur évaporé par l'évaporateur (32), le compresseur (34) étant placé dans le flux d'air en aval de l'évaporateur (32).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le ventilateur (28) pousse le flux d'air sur l'évaporateur (32).
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comportant un conduit étanche pour le flux d'air crée par le ventilateur (28), le conduit canalisant le flux d'air entre le ventilateur (28), l'évaporateur (32) et le compresseur (34).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comportant :
- un condenseur (36) du fluide caloporteur, pour condenser le fluide comprimé par le compresseur (34) ;
- une entrée du fluide caloporteur en amont de l'évaporateur (32) ;
- une sortie du fluide caloporteur en aval du condenseur (36) ;
l'entrée et la sortie du fluide caloporteur étant prévues pour être raccordées à un circuit (42, 44, 48) ramenant le fluide caloporteur de la sortie vers l'entrée.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, comportant en outre :
- un condenseur (36) pour condenser le fluide comprimé par le compresseur (34) ;
- un déshydrateur (42) pour déshydrater le fluide condensé par le condenseur (36) en aval du condenseur (36) ;
- un détendeur (44) pour détendre le fluide déshydraté par le déshydrateur (42) ;
- un pressostat (48) pour la détermination de l'encrassement du déshydrateur (42) en fonction de la pression du fluide caloporteur détendu par le détendeur (44).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, le dispositif étant agencé en bloc adapté pour être installé de façon interchangeable, dans un système de production d'eau potable à partir de l'air.
7. Système de production d'eau potable à partir de l'air, comprenant :
- un dispositif (30) d'extraction d'eau contenue dans l'air selon l'une des revendications
1 à 6,
- des capteurs (86) pour la mesure de la température et du degré hygrométrique de l'air à l'extérieur du système,
- une unité de commande (80), commandant l'extraction d'eau contenue dans l'air en fonction des mesures de températures et d'hygrométrie fournies par les capteurs (86).
8. Système selon la revendication 7, le dispositif (30) d'extraction d'eau contenue dans l'air comprenant une électrovanne (40) de fluide caloporteur entre l'évaporateur (32) et le compresseur (34), pour ramener sélectivement du fluide caloporteur en amont de l'évaporateur (32), l'électrovanne (40) étant commandée pour régler la température de l'évaporateur (32).
9. Système selon la revendication 7 ou 8, comprenant un filtre (46), le filtre (46) comportant une partie pour le filtrage physique du flux d'air et une partie pour le traitement sanitaire du flux d'air, la partie pour le traitement sanitaire étant choisie parmi le groupe composé d'un filtre physique traité pour éviter le développement bactérien ou microbien, d'un filtre plasma, et d'un filtre à diodes électroluminescentes à ultraviolets.
10. Système selon l'une des revendications 7 à 9, comprenant en outre :
- un bac de collecte (38) de l'eau extraite, le bac de collecte (38) collectant l'eau extraite par gravité ;
- un bac de stockage (60) de l'eau collectée par le bac de collecte (38) ;
- une pompe (56) de pompage de l'eau stockée dans le bac de stockage (60) ;
la pompe (56) étant prévue pour la consommation de l'eau stockée par un utilisateur, la durée de l'actionnement de la pompe (56) déterminant un volume d'eau pompée ;
l'unité de commande (80) commandant l'extraction d'eau contenue dans l'air par le dispositif (30) d'extraction en fonction du volume d'eau pompée pour la consommation.
11. Système selon la revendication 10, comprenant en outre un circuit (64, 66) de réfrigération de l'eau stockée dans le bac de stockage (60), le circuit de réfrigération comportant :
- un échangeur thermique (64) enroulé extérieurement au bac de stockage (60) pour la réfrigération de l'eau stockée ;
- le reste (66) du circuit de réfrigération pour fournir, à Γ échangeur thermique (64), le fluide caloporteur avec une température inférieure à l'eau stockée.
12. Système selon la revendication 10 ou 11, comprenant en outre un ensemble (70) de filtres de traitement de l'eau stockée, l'ensemble (70) de filtres comprenant au moins un filtre choisi parmi le groupe composé d'un filtre à sédiments (72), un filtre à charbon actif compressé (74) et une membrane d'ultrafiltration (76), l'ensemble (70) de filtres filtrant l'eau pompée par la pompe (56).
13. Système selon la revendication 12, comprenant en outre :
- un circuit de refoulement, dans le bac de stockage (60), de l'eau filtrée par l'ensemble 70 de filtres ;
- une électro vanne (78) de commutation de l'eau filtrée entre le circuit de refoulement, et un circuit de consommation de l'eau stockée filtrée par l'utilisateur.
14. Système selon l'une des revendications 10 à 13, le système comprenant une lampe à ultraviolets (58), pour le traitement sanitaire de l'eau stockée dans le bac de stockage (60).
15. Machine de production d'eau potable à partir de l'air, la machine comprenant :
- le système de production d'eau potable à partir de l'air selon l'une des revendications 10 à 14, divisée en trois parties sur la hauteur, dont une partie basse comprenant le bac de stockage (60), une partie intermédiaire comprenant le dispositif (30) d'extraction, et une partie haute comprenant l'unité de commande (80) ;
- une structure comprenant des tuyaux creux en matière plastique pour le passage des câbles du système aux différentes parties de la machine.
16. Machine selon la revendication 15, comprenant un dispositif (88) de transmission des informations à distance vers un stockage centralisé des informations sur un serveur ou vers un télé-dépanneur, le dispositif (88) de communication à distance comprenant un organe de communication à distance choisi parmi le groupe formé d'une prise courant porteur émettrice/réceptrice, émetteur/récepteur GPRS, émetteur/récepteur WIFI.
17. Ensemble de traitement des informations à distance d'une machine de production d'eau potable, l'ensemble comprenant :
- la machine selon la revendication 15 dont l'unité de commande comprend un organe collecteur de données sur l'état de fonctionnement et de dysfonctionnement de la machine ;
- un dispositif de transmission des informations à distance, le dispositif étant externe à la machine et prévu pour communiquer par courant porteur avec l'organe collecteur de données, le dispositif comprenant un modem d'envoi à distance des données collectées par l'organe collecteur et reçues par le dispositif ; - un logiciel de traitement des données transmises par le dispositif de transmission à l'aide du modem.
18. Procédé de traitement des informations à distance d'une machine de production d'eau potable à l'aide de l'ensemble de traitement selon la revendication 17, le procédé comprenant :
- la collecte de données sur l'état de fonctionnement et de dysfonctionnement de la machine par l'organe collecteur de données de la machine ;
- la communication, via courant porteur, au dispositif de transmission, des données collectées par l'organe collecteur de données ;
- la transmission des données à distance par le dispositif de transmission via son modem, les données étant traitées par le logiciel de traitement.
19. Procédé de traitement selon la revendication 18, le procédé comprenant en outre, après le traitement des données transmises à distance, l'adaptation de la commande de la machine par l'envoi d'instructions d' adaptation de la commande de la machine au dispositif de transmission des informations à distance.
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