FR2972787A1

FR2972787A1 - Dispositif de traitement d'air humide et procede associe

Info

Publication number: FR2972787A1
Application number: FR1152141A
Authority: FR
Inventors: Pierre Brun
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-16
Also published as: FR2972787B1; WO2012123914A1

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de traitement (1) de l'air chaud et humide provenant d'au moins une installation de séchage, notamment un séchoir (10), comportant : - une arrivée pour recevoir l'air à traiter provenant de la sortie (3) de l'installation de séchage, - un échangeur air/air (6) dans lequel circule l'air à traiter, - au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) pour déshumidifier l'air à traiter, l'échangeur air/air (6) et ledit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) étant disposés en série de manière à permettre de réchauffer avec l'air à traiter de l'air provenant dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) et/ou de l'air provenant de l'extérieur, - au moins une sortie d'air après traitement connectée à l'entrée (2) de l'installation de séchage, - au moins un bipasse (15, 16, 22) dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b).

Description

La présente invention concerne le traitement d'air humide. L'invention s'applique par exemple au traitement de l'air issu des séchoirs électriques, à vapeur ou à gaz. De manière connue, les séchoirs à linge utilisent un flux d'air chaud qui s'humidifie au contact du linge mouillé. L'évacuation de l'air chaud et humide peut s'avérer problématique en l'absence de cheminée d'évacuation dédiée. Les séchoirs sont responsables de la plus forte consommation énergétique dans une laverie, avec plus de 60 % de la consommation énergétique totale. Ils consomment une quantité d'énergie importante afin de chauffer l'air et une grande partie de cette énergie est perdue dans l'air chaud et humide rejeté vers l'extérieur. Il est donc souhaitable de diminuer la consommation d'énergie des séchoirs. En outre, les contraintes réglementaires et l'implantation des laveries en libre service dans des zones urbaines compliquent l'évacuation de l'air chaud et humide vers l' extérieur.

Il est connu, notamment de la demande DE 43 06 215, d'associer à un séchoir électrique un échangeur permettant de refroidir et de déshumidifier l'air chaud et humide provenant du séchoir. Par ailleurs, l'air chaud et humide du séchoir est chargé en fibres textiles provenant du linge, ce qui peut amener à des opérations de maintenance de toute installation recevant cet air afin d'enlever les fibres s'étant accumulées. Il existe un besoin pour traiter l'air des installations de séchage, notamment des séchoirs, existantes, afin de réduire la consommation d'énergie et/ou simplifier leurs conditions d'installation et d'utilisation. La présente invention vise notamment à répondre à ce besoin.

L'invention a ainsi pour objet, selon l'un de ses aspects, un dispositif de traitement de l'air chaud et humide provenant d'au moins une installation de séchage, notamment un séchoir, comportant : - une arrivée pour recevoir l'air à traiter provenant de la sortie de l'installation de séchage, - un échangeur air/air dans lequel circule l'air à traiter, - au moins un échangeur air/fluide, notamment un échangeur air/fluide, notamment encore un échangeur air/eau, pour déshumidifier l'air à traiter, l'échangeur air/air et ledit au moins un échangeur air/fluide étant disposés en série de manière à permettre de réchauffer avec l'air à traiter de l'air provenant dudit au moins un échangeur air/fluide et/ou de l'air provenant de l'extérieur, - au moins une sortie d'air après traitement connectée à l'entrée de l'installation de séchage, - au moins un bipasse dudit au moins un échangeur air/fluide. Ledit au moins un bipasse peut être un premier bipasse reliant la sortie de l'installation de séchage à l'entrée de l'installation de séchage et/ou un deuxième bipasse reliant la sortie de l'échangeur air/air à l'entrée de l'installation de séchage et/ou un troisième bipasse permettant une recirculation de l'air à traiter sortant de l'échangeur air/air dans celui-ci à nouveau avant de retourner à l'entrée de l'installation de séchage. Grâce à l'invention une économie d'énergie peut être réalisée du fait d'une récupération de la chaleur de l'air chaud et humide issu de l'installation de séchage pour réchauffer de l'air qui peut être envoyé dans l'installation de séchage.

D'autre part, le liquide chauffé dans un échangeur air/fluide peut être récupéré, notamment lorsqu'il s'agit d'eau, pour laver le linge par exemple. En variante, le liquide chauffé est évacué sans être destiné à une utilisation spécifique ultérieure. En outre, l'invention peut permettre une diminution de la puissance électrique installée et une suppression du système d'évacuation de l'air chaud et humide en sortie 20 grâce à un fonctionnement en circuit fermé. Par « bipasse », on entend tout système permettant de conduire l'air à traiter provenant d'une sortie d'air donnée vers une entrée d'air donnée. La présence d'un premier bipasse et/ou d'un deuxième bipasse et/ou d'un troisième bipasse peut permettre d'éviter le passage de l'air à traiter dans ledit au moins un 25 échangeur air/fluide, et éventuellement dans l'échangeur air/air lorsque le premier bipasse est utilisé. Le premier bipasse et/ou le deuxième bipasse et/ou le troisième bipasse peuvent être utilisés notamment lors du démarrage de l'installation de séchage, par exemple lors d'un premier cycle de séchage, notamment lors d'une montée en température 30 dans l'installation de séchage. En effet, lorsque la température de l'air à traiter sortant de l'installation de séchage n'est pas encore très élevée, l'utilisation d'un échangeur air/fluide entraîne un refroidissement significatif non souhaitable de l'air à ce stade car celui-ci retourne dans l'installation de séchage et entraîne une diminution de la température dans celle-ci. L'utilisation du premier bipasse et/ou du deuxième bipasse et/ou du troisième bipasse peut donc permettre de diminuer les pertes d'énergie et le surcoût de consommation pour chauffer l'air dans l'installation de séchage, en particulier en début de cycle, lors d'une phase de montée en température. Le passage de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide peut être commandé à l'aide du premier bipasse et/ou du deuxième bipasse et/ou du troisième bipasse. L'ouverture et/ou la fermeture du premier bipasse et/ou du deuxième bipasse et/ou du troisième bipasse peuvent être commandées en fonction d'au moins un paramètre de régulation. En particulier, le passage de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide peut être autorisé, par exemple en fermant le premier bipasse et/ou le deuxième bipasse et/ou le troisième bipasse, lorsqu'au moins une valeur prédéterminée dudit au moins un paramètre de régulation est atteinte. Le paramètre de régulation peut par exemple être une température, un taux d'humidité et/ou un temps, en particulier la température dans le séchoir, le taux d'humidité dans le séchoir et/ou un temps de fonctionnement du séchoir. La circulation de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide peut par exemple être autorisée lorsque la température est supérieure à 50 °C et/ou lorsque le taux d'humidité est proche de 100 %.

Le dispositif de traitement peut comporter au moins deux échangeurs air/fluide, avantageusement placés en série, ou au moins un échangeur air/fluide à au moins deux étages. Un échangeur air/fluide à au moins deux étages peut comporter au moins deux entrées d'air différentes et deux sorties d'air différentes. Avantageusement, l'air à traiter peut circuler dans un seul échangeur air/fluide ou dans un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages pour permettre une déshumidification plus rapide de l'air à traiter circulant dans l'échangeur. En effet, lorsque la température de l'air à traiter entrant dans ledit au moins un échangeur air/fluide est trop élevée, il peut être avantageux d'augmenter la vitesse de circulation du liquide de refroidissement dans ledit au moins un échangeur air/fluide pour améliorer l'élimination de l'humidité de l'air traité. L'utilisation d'un seul échangeur air/fluide ou d'un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages peut permettre au liquide de refroidissement de circuler plus vite et donc de faciliter le refroidissement.

Le fonctionnement dudit au moins un échangeur air/fluide avec un seul échangeur air/fluide et/ou un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages peut être régulé en fonction par exemple d'un temps de fonctionnement de l'installation de séchage et/ou d'un taux d'humidité dans l'installation de séchage, notamment le séchoir, et éventuellement en fonction de la température dans l'installation de séchage. L'utilisation d'un seul échangeur air/fluide ou d'un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages peut particulièrement être adaptée lors d'un cycle de fin de séchage de l'installation de séchage, notamment lorsque la température de l'air à traiter est la plus élevée.

L'utilisation d'un seul échangeur air/fluide ou d'un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages peut s'accompagner d'un arrêt du fonctionnement du réchauffeur de l'installation de séchage afin de diminuer la température de l'air entrant dans le séchoir et de diminuer ainsi la consommation énergétique de l'installation de séchage.

Le dispositif peut comporter un quatrième bipasse reliant la sortie de l'échangeur air/fluide à l'entrée de l'installation de séchage. L'utilisation du quatrième bipasse peut s'avérer notamment utile en fin de cycle de séchage de l'installation de séchage, en particulier lorsque la température de l'air à traiter est élevée. En effet, le quatrième bipasse peut permettre de détourner l'air chaud à traiter sortant dudit au moins un échangeur air/fluide vers l'installation de séchage sans que celui-ci ne soit encore réchauffé en passant dans l'échangeur air/air. De la sorte, il est possible d'éviter d'introduire de l'air à une température trop élevée dans l'installation de séchage. Le dispositif peut comporter un circuit de liquide pour refroidir ledit au moins un échangeur air/fluide. Le circuit de liquide peut être équipé d'une vanne de régulation, notamment une vanne trois voies, pour varier la quantité de liquide amené dans le circuit de liquide afin de réguler la température dudit au moins un échangeur air/fluide. La vanne de régulation peut par exemple être connectée à un circuit d'eau de ville. La vanne de régulation peut permettre de réguler la température dudit au moins un échangeur air/fluide en amenant plus ou moins de liquide dans celui-ci. La température dudit au moins un échangeur air/fluide peut être régulée entre 5 et 30°C, de préférence entre 10 et 28°C. Une telle plage de températures peut permettre d'obtenir un gain énergétique important du dispositif de traitement selon l'invention.

L'échangeur air/air peut comporter au moins une plaque thermiquement conductrice séparant les flux d'air à traiter provenant de l'entrée et d'air à réchauffer gagnant la sortie. De l'eau réchauffée et condensée ayant circulé dans ledit au moins un 5 échangeur air/fluide peut être recueillie dans une réserve d'eau afin par exemple de pouvoir être réutilisée ultérieurement, par exemple pour le lavage du linge. Le dispositif peut comporter un système de filtration de l'air à traiter, pouvant comporter par exemple au moins une grille supportant une membrane filtrante, par exemple une mousse à cellules ouvertes. 10 Le système de filtration peut être muni d'un avertisseur, notamment sonore et/ou lumineux, renseignant sur l'efficacité du système de filtration. En particulier, l'avertisseur peut permettre de déterminer le moment où il est nécessaire de changer le filtre du système de filtration. Le système de filtration peut comporter au moins un tiroir permettant le retrait 15 d'au moins un filtre et son nettoyage. Le système de filtration peut également comporter un système de nettoyage du système de filtration par injection de liquide, notamment de l'eau, afin d'entraîner vers une évacuation les fibres retenues dans le système de filtration. Le dispositif peut comporter un carter extérieur, à l'intérieur duquel sont 20 disposés les échangeurs. Cela peut contribuer à l'esthétique du dispositif, notamment en cas d'installation dans une laverie ou un pressing, par exemple. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de régulation du fonctionnement d'un dispositif de traitement tel que défini précédemment, dans lequel le fonctionnement dudit au moins un échangeur air/fluide est régulé en 25 fonction d'au moins un paramètre de régulation. En particulier, le procédé comporte l'étape consistant à autoriser le passage ou non de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide en fonction d'au moins un paramètre de régulation. Le procédé peut comporter les étapes successives suivantes : 30 - détourner l'air à traiter provenant de la sortie de l'installation de séchage vers l'entrée de l'installation de séchage par l'intermédiaire dudit au moins un bipasse, notamment du premier bipasse et/ou du deuxième bipasse et/ou du troisième bipasse, jusqu'à atteindre une valeur prédéterminée dudit au moins un paramètre de régulation, - autoriser le passage de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide lorsque la valeur prédéterminée dudit au moins un paramètre de régulation est atteinte. Ledit au moins un paramètre de régulation peut être une température et/ou un taux d'humidité et/ou un temps, notamment la température dans le séchoir et/ou le taux d'humidité dans le séchoir et/ou un temps de fonctionnement du séchoir. Lorsque le dispositif de traitement comporte au moins deux échangeurs air/fluide ou un échangeur air/fluide à au moins deux étages, le procédé peut comporter l'étape consistant à diriger l'air à traiter dans un seul échangeur air/fluide ou dans un seul étage d'un échangeur à au moins deux étages de manière à augmenter l'efficacité du refroidissement de l'air à traiter. La température dudit au moins un échangeur air/fluide peut être régulée entre 5 et 30°C, de préférence entre 10 et 28°C à l'aide du circuit de liquide. Lorsque le dispositif de traitement comporte un quatrième bipasse reliant la sortie dudit au moins un échangeur air/fluide à l'entrée de l'installation de séchage, le procédé peut comporter l'étape consistant à détourner l'air à traiter depuis la sortie dudit au moins un échangeur air/fluide vers l'entrée de l'installation de séchage de façon à éviter un réchauffement de l'air à traiter dans l'échangeur air/air. Le procédé peut comporter le calorifugeage du dispositif de traitement et/ou de l'installation de séchage, notamment du séchoir. En effet, il est possible de diminuer de manière très significative la consommation électrique d'un séchoir uniquement en le calorifugeant de manière efficace. Le gain peut aller jusqu'à 30 %.

L'invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, une installation comportant un dispositif de traitement tel que défini précédemment et au moins une installation de séchage, notamment un séchoir. Plusieurs installations de séchage, notamment des séchoirs, peuvent être associées, le cas échéant à un unique dispositif de traitement.

La ou les installations de séchage peuvent être électriques, à vapeur ou à gaz.

L'installation peut comporter au moins une machine à laver dont l'alimentation en eau est au moins partiellement assurée par de l'eau ayant circulé dans ledit au moins un échangeur air/fluide du dispositif de traitement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 illustre, de manière schématique et partielle, un séchoir selon l'art antérieur, - la figure 2 illustre, de manière schématique et partielle, un exemple d'installation comportant un dispositif de traitement réalisé conformément à l'invention, - les figures 2a à 2d illustrent, de manière schématique et partielle, des parties du dispositif de traitement de la figure 1, - la figure 3 représente l'évolution du gain énergétique en fonction de la température à la sortie de l'échangeur air/air, - la figure 4 représente l'évolution de la puissance échangée dans l'échangeur air/air en fonction de la température à la sortie de l'échangeur air/air, - la figure 5 représente l'évolution du gain énergétique en fonction de la température en sortie de l'échangeur air/fluide, et - la figure 6 représente l'évolution de l'humidité relative à l'entrée du tambour du séchoir en fonction de la température en sortie de l'échangeur air/fluide. On a représenté sur la figure 1 un exemple de séchoir 10 selon l'art antérieur. Le séchoir 10 comporte un réchauffeur 5 muni d'une ou plusieurs résistances électriques et un tambour 4 dans lequel le linge est placé. En variante, le séchoir 10 peut être à vapeur ou à gaz.

L'air ambiant passe par l'entrée 2 du réchauffeur 5, puis est injecté à la sortie 8 du réchauffeur 5 dans le tambour tournant 4 qui contient le linge à sécher. L'air chaud et humide présent à la sortie 3 du tambour 4 est ensuite rejeté vers l'extérieur. Le rejet vers l'extérieur de l'air chaud et humide à la sortie 3 du tambour 4 engendre plusieurs inconvénients. En particulier, la consommation énergétique du réchauffeur 5 pour chauffer l'air ambiant est importante et la majeure partie de cette énergie est perdue dans l'air chaud et humide rejeté vers l'environnement extérieur. De plus, les contraintes réglementaires actuelles et l'implantation des laveries en libre service dans des zones urbaines ne permettent pas une évacuation facile de l'air chaud et humide vers l'extérieur. On a représenté sur la figure 2 une installation de séchage conforme à l'invention, comportant un dispositif de traitement de l'air 1 provenant d'un séchoir 10. Bien que cela ne soit pas représenté, le dispositif de traitement 1 peut également traiter de l'air provenant de plusieurs séchoirs. Le séchoir 10 peut être conforme à un séchoir selon l'art antérieur, par exemple tel que décrit à la figure 1. Le séchoir 10 comporte un réchauffeur 5, comportant une ou plusieurs résistances électriques, permettant de chauffer l'air ambiant venant à l'entrée 2, et un tambour 4 permettant de sécher le linge, dans lequel l'air chauffé par le réchauffeur 5 est injecté par l'entrée 8 du tambour 4. L'air provenant d'un seul séchoir 10 peut être canalisé vers le dispositif 1. En variante, les flux d'air provenant de chacun des séchoirs d'une pluralité de séchoirs peuvent être réunis avant d'atteindre le dispositif 1 de traitement ou être réunis à l'entrée du dispositif de traitement 1. Le dispositif de traitement 1 peut encore comporter plusieurs entrées d'air 2 pour des séchoirs respectifs. Le séchoir 10 peut être un séchoir électrique, un séchoir à vapeur ou un séchoir à gaz. L'air chaud et humide quittant le séchoir 10 peut, en fonction de la nature du séchoir, être de composition variable, et peut par exemple comporter des gaz provenant de la combustion du gaz de chauffage du séchoir. L'air évacué du séchoir 10 peut par exemple avoir une température de l'ordre de 60 à 70 °C. Le dispositif de traitement 1 comporte en outre un premier bipasse 15 reliant la sortie 3 du séchoir 10 à l'entrée 2 du réchauffeur 5, visible sur la figure 2a, un deuxième bipasse 16 reliant la sortie de l'échangeur air/air 6 à l'entrée 2 du réchauffeur 5, visible sur la figure 2b, et un quatrième bipasse 17 reliant la sortie 18 des échangeurs air/fluide 7a et 7b à l'entrée 2 du réchauffeur 5, visible sur la figure 2c. Un troisième bipasse 22 permet également une recirculation de l'air à traiter sortant de l'échangeur air/air 6 au travers de celui-ci à nouveau avant d'être redirigé vers l'entrée 2 du réchauffeur 5, comme représenté sur la figure 2d. Ce troisième bipasse 22 est de préférence utilisé lorsque le séchoir 10 est un séchoir à vapeur ou un séchoir à gaz. L'air chaud et humide introduit dans le dispositif de traitement 1 par l'entrée 3 est conduit vers l'entrée d'un échangeur air/air 6. L'air chaud et humide est ainsi refroidi dans l'échangeur 6 et, éventuellement, une partie de son humidité est condensée. L'échangeur 6 comporte par exemple une pluralité de plaques thermiquement conductrices séparant les deux flux d'air qui échangent leurs calories qui circulent à travers l' échangeur. L'air sortant de l'échangeur air/air 6, partiellement déshumidifié, est ensuite injecté dans deux échangeurs air/fluide 7a et 7b placés en série dans lesquels il se refroidit et se déshumidifie grâce à la circulation d'un liquide plus froid, par exemple de l'eau, circulant dans un circuit d'eau 12. Le circuit d'eau 12 peut par exemple être constitué par l'eau provenant du réseau de ville et/ou l'eau provenant d'une réserve d'eau, par exemple une bâche de stockage. L'eau réchauffée par les échangeurs 7a et 7b peut permettre, le cas échéant, d'alimenter une ou plusieurs machines à laver. De manière avantageuse, le point de rosée permettant à l'air de se déshumidifier est largement atteint même si l'eau circulant dans les échangeurs air/fluide 7a et 7b atteint une température de l'ordre de 35 °C, de sorte que l'eau circulant dans le circuit d'eau peut ne pas être très froide. L'apport d'eau froide afin de refroidir l'eau circulant dans les échangeurs air/fluide 7a et 7b peut ainsi ne pas être très important et permettre une économie d'eau substantielle.

Le circuit d'eau 12 peut être un circuit fermé, l'eau étant refroidie par exemple grâce à un ou plusieurs radiateurs ou tout autre échangeur de chaleur. Une partie de l'eau provenant des échangeurs air/fluide 7a et 7b peut ou non être récupérée à une sortie d'eau 9, par exemple dans une bâche de stockage, par exemple pour être utilisée dans une ou plusieurs machines à laver.

L'air refroidi et déshumidifié quittant les échangeurs air/fluide 7a et 7b par la sortie 13 et est orienté vers l'échangeur air/air 6 dans lequel il se réchauffe.

La température d'au moins un des échangeurs air/fluide 7a et 7b peut être régulée pour être par exemple comprise entre 10 et 28°C au moyen d'une vanne trois voies 21 installée sur le circuit d'eau 20, par exemple d'eau de ville, cette vanne 21 permettant d'amener plus ou moins d'eau dans le circuit d'eau 20.

L'air déshumidifié et réchauffé est ensuite évacué par une sortie d'air 2 pour être dirigé de nouveau vers le séchoir 10 afin d'accomplir un nouveau cycle. On va maintenant décrire un exemple de fonctionnement et de régulation du dispositif de traitement 1 selon l'invention. Lors du démarrage du séchoir 10, le premier bipasse 15, visible sur la figure 2a, et/ou le deuxième bipasse 16, visible sur la figure 2b, et/ou le troisième bipasse 22 notamment dans le cas d'un séchoir 10 à vapeur ou à gaz, visible sur la figure 2d, sont en fonctionnement de sorte à détourner l'air à traiter de la sortie 3 du séchoir 10 vers l'entrée 2 du réchauffeur 5. L'air à traiter est ainsi détourné de façon à ne pas traverser les échangeurs air/fluide 7a et 7b pour ne pas être refroidi et ainsi perdre de l'énergie.

Le fonctionnement du premier bipasse 15 et/ou du deuxième bipasse 16 et/ou du troisième bipasse 22 s'interrompt lorsqu'une valeur prédéterminée d'un paramètre de régulation est atteinte. Il peut s'agir par exemple d'une température prédéterminée dans le séchoir 10, d'un taux d'humidité prédéterminé dans le séchoir 10 et/ou d'un temps de fonctionnement du séchoir 10 prédéterminé.

Lorsque la valeur prédéterminée du paramètre de régulation est atteinte, le premier bipasse 15 et/ou le deuxième bipasse 16 et/ou le troisième bipasse 22 cessent de fonctionner de sorte que l'air à traiter peut traverser les échangeurs air/fluide 7a et 7b. La température des échangeurs air/fluide 7a et 7b est régulée pour être par exemple comprise entre 10 et 28°C au moyen de la vanne trois voies 21 installée sur le circuit d'eau 20, cette vanne permettant d'amener plus ou moins d'eau de ville dans le circuit d'eau 20. L'air à traiter sortant des échangeurs air/fluide 7a et 7b est réchauffé dans l'échangeur air/air 6 avant de retourner dans le séchoir 10 par l'intermédiaire de l'entrée 2 du réchauffeur 5.

En fin de cycle de séchage, lorsque la température dans le séchoir 10 est élevée, un seul des deux échangeurs air/fluide 7a et 7b reste en fonctionnement de manière à permettre une circulation plus rapide de l'eau du circuit d'eau 12 et un refroidissement plus facile de l'air à traiter. En outre, lorsque la température de l'air à traiter est trop élevée, notamment en fin de cycle de séchage, il peut être inutile et dangereux de le laisser traverser l'échangeur air/air 6 pour être réchauffé. De la sorte, le quatrième bipasse 17, visible sur la figure 2c, peut permettre de détourner l'air sortant des échangeurs air/fluide 7a et 7b vers l'entrée 2 du réchauffeur 5 avant de pénétrer dans le séchoir 10. Le dispositif de traitement 1 peut comporter un système de filtration (non représenté) de l'air provenant du séchoir afin de le débarrasser des fibres textiles qui peuvent provenir du linge à sécher. Le système de filtration peut comporter une pluralité de filtres dont par exemple au moins une grille, par exemple un grillage fin, et au moins un filtre en mousse à cellules ouvertes ou toute autre membrane filtrante. Un tel système de filtration s'avère facile d'entretien. Le dispositif peut comporter un ou plusieurs tiroirs permettant d'extraire le ou les filtres afin de les nettoyer.

D'autre part, le système de filtration peut comporter un système de nettoyage comportant un tuyau d'injection de liquide notamment d'eau, non représenté, permettant de nettoyer les filtres et d'entraîner les fibres textiles. Le liquide ou l'eau de nettoyage du ou des filtres et l'eau condensée lors de la déshumidification de l'air chaud et humide peuvent être évacués par une évacuation des condensats, située en partie inférieure du dispositif. Le système de filtration peut être équipé d'un avertisseur, notamment sonore et/ou lumineux, permettant à un utilisateur de déterminer le moment où le filtre n'est plus efficace et doit être changé. Exemple On va maintenant décrire un exemple de fonctionnement d'une installation de séchage comportant un dispositif de traitement 1 selon l'invention afin de déterminer le gain énergétique obtenu en comparaison avec celui d'un séchoir 10 selon l'art antérieur. Le calcul du gain énergétique a été effectué à l'aide d'une simulation numérique, réalisée en statique, c'est-à-dire en supposant le fonctionnement de l'installation en régime permanent et en supposant que tous les paramètres (température, humidité, débit) sont constants.

La simulation a nécessité d'avoir accès à différentes propriétés physico-chimiques des fluides utilisés. Le détail du calcul de ces propriétés figure ci-après. Masses molaires (M en g.mol-1) : eau : 18,00 g.mol-1 et air : 28,96 g.mol-1. Capacités calorifiques (Cp en klkg-1.K-1) : les capacités calorifiques massiques sont considérées comme constantes et leur valeur prise égale à leur valeur à 30°C. ; eau liquide : 4,1803 klkg 1.K-1, eau vapeur : 1,8130 klkg 1.K-1 et air sec : 1,0070 klkg 1.K-1. Chaleur latente de vaporisation (Lv en kJ.K-1) : on considère la chaleur latente de vaporisation de l'eau à 0°C, Lve. = 2501 kJ.kg-1. Le choix de la température de 0°C conditionne le mode de calcul de l' enthalpie de la vapeur d'eau contenue dans l'air humide. Pression de vapeur saturante de l'eau (P° en Pa) : la pression de vapeur saturante de l'eau est donnée par la corrélation suivante : Ln(P°) _ - 6096 ,9385 + 21,2409642 - 2,711193 -10 -2 T + 1,673952 -10 -5 - T2 T (1) + 2,433502 - Ln (T) où T est la température en K. Enthalpie spécifique (h en KJ.kg-1) : l'état de référence pour laquelle l'enthalpie est supposée nulle est différent pour l'eau et l'air. Pour l'air, on prend 0°C et l'état gazeux, alors que pour l'eau, on prendra 0°C et l'état liquide. On obtient ainsi les enthalpies par les relations suivantes : Eau liquide : h = Cpeau liq - (T - 273,15) (2) CpAirsec'(T-273,15)+w (Lveau+Cpeauvap'(T-273,15) (3) Air humide h = : 1+w où w est l'humidité absolue de l'air humide exprimée en kg de vapeur d'eau par kg d'air sec. Par contre, l' enthalpie spécifique de l'air humide est ramenée à 1 kg d'air humide.

Détermination du flux d'air 11 à l'entrée 11 de l'échangeur air/fluide 7 et du flux 14 d'eau condensée à la sortie 14 de l'échangeur air/air 6 On commence par calculer l'humidité absolue wsa(T11) d'un air humide saturé à la température TH, T11 étant la température à la sortie 11 de l'échangeur air/air 6. Si 5 l'humidité absolue w3 de l'air sortant du séchoir 10 à la sortie d'air 3 est inférieure à s w (TH), alors il n'y a pas de condensation dans l'échangeur air/air 6 et on a donc les résultats suivants : wl l = w3 Qml1 = Qm3 Qmflux 14 = 0 Si par contre wsat(T11) < w3, alors une partie de l'humidité contenue dans l'air 3 sortant du séchoir 10 se condense dans l'échangeur air/air 6, et l'air 11 sortant de l'échangeur 6 est saturé. On aura alors : wl1 = Wsat(T11) n 1+ wu Q I% = Qm3 1 + w3 Qm~ 14 = Qm3 - Q 1 (9) Les caractéristiques principales du flux 11 étant connues, on peut ensuite calculer son enthalpie et son débit volumique. Il en est de même pour le flux 14 d'eau condensée. 20 Calcul du flux de chaleur échangé dans l'échangeur air/air 6 Le flux de chaleur échangé dans l'échangeur air/air 6 se déduit par un bilan thermique : = Qm3 . h3 - Qmn ' hn - Qml.14 ' hl.14 (10) Détermination du flux d'air 13 entrant dans l'échangeur air/air 6 et du flux 9 d'eau 25 condensée sortant de l'échangeur air/fluide 7 La démarche est identique à celle suivie précédemment. On distingue deux cas. Le premier cas est celui pour lequel w1l < wsat(T13). Il n'y a alors pas de condensation dans l'échangeur air/fluide 7 et on a les résultats suivants : w13 = wl1 (Il) 30 Qm13 = Qmll (12) Qmflux9 = 0 (13) 10 15 Dans le second cas où wil > wsa(T13), l'air sort saturé de l'échangeur air/fluide 7 et une partie de la vapeur d'eau se condense. On a alors :

w13 = ws.t(T11) 1+W13 Qin. - Qmll 1+ Wl l (16) Qmflux 9=Qm11 - Qm13

Les caractéristiques principales du flux 13 étant connues, on peut ensuite calculer son enthalpie et son débit volumique. Il en est de même pour le flux 9. Calcul du flux de chaleur échangé dans l'échangeur air/fluide 7

Le flux de chaleur échangé dans l'échangeur air/fluide 7 se déduit par un bilan 10 thermique : (1)7 = Qmll . hll - QI °13 ' h13 - Qmflux9 ' hflux9 (17) Détermination du débit d'eau de refroidissement 12

Un bilan thermique sur l'eau de refroidissement 12 permet d'obtenir le débit d'eau de refroidissement 12 nécessaire puisque la variation de température de cette eau est 15 connue. Cheau liq.. (OT 2 ) Détermination du flux d'air 2 en sortie de l'échangeur air/air 6 Lorsque l'air qui sort de l'échangeur air/fluide 7 passe dans l'échangeur air/air 6, il ne peut que se réchauffer. La vapeur d'eau ne peut donc pas se condenser et par 20 conséquent la teneur en eau de l'air ne change pas. On a donc : W2 = W13 (19) Qm2 = Qm13 (20) Un bilan de chaleur permet de déterminer l'enthalpie du flux 2 : 7 2 = ~ 6 + Qm13 . h13 (21) ~l Qm2 25 A partir de l'équation (3) donnant l'enthalpie de l'air humide en fonction de sa température et de son humidité absolue, il est possible de déterminer T2 : h2 - (1+ w2) - w2 Lveau (22) CP alr sec + W 2 ' CPeau vapeur On peut alors calculer l'humidité relative et le débit volumique du flux 2. (14) (15) Qm12 = d)7 (18) Détermination du flux d'air 8 à l'entrée du tambour 4 Lorsque l'air passe dans le réchauffeur 5, sa température augmente et donc il ne peut y avoir de condensation. Par conséquent, l'humidité absolue se conserve ainsi que le débit massique : W8 = w2 (23)

Qmg = Qmz (24) Lorsque l'air chaud sortant du réchauffeur 5 traverse le linge humide dans le tambour 4, il se charge d'humidité de manière isenthalpe. Par conséquent, on a : h8 = h3 (25) On peut alors en déduire la température du flux d'air 8 : T - hg - (1+ w8 ) - w8 Lveau 8 Cpairsec + W8 peau vapeur On peut alors calculer le débit volumique et l'humidité relative du flux d'air 8. Détermination de la puissance électrique nécessaire au réchauffeur 5

Un bilan thermique sur l'air dans le réchauffeur 5 permet de déterminer la puissance électrique que doivent fournir les résistances électriques : = Qm8 (hg -h, ) (27) Calcul du gain énergétique

Le gain énergétique est défini comme l'écart relatif exprimé en pourcentage entre la puissance nécessaire pour réchauffer un débit d'air ambiant depuis la température ambiante jusqu'à la température T8, et la puissance fournie au réchauffeur 5. On choisit de considérer que le débit volumique d'air ambiant est égal au débit volumique du flux d'air 3. La température de l'air ambiant est prise à 20°C et son humidité relative à 30%. On commence par calculer la puissance '13classique nécessaire dans le cas du fonctionnement classique sans le dispositif (de traitement 1( selon l'invention : classique - Qm3 ~ (hair ambiant (T8 ) - hair ambiant (pambiant» (28) On peut alors calculer le gain : - cl) Gain(%) =100. cl)5 classique (29) 5 Calcul du gain énergétique pour l'exemple

L'observation de résultats expérimentaux a permis de définir un cycle typique de séchage. Les paramètres de ce cycle sont les suivants : (26) - température de l'air en sortie de réchauffeur Tg = 70°C - débit volumique de l'air sortant du tambour Qv3 = 1200 m3.h-1 - humidité relative de l'air sortant du tambour E3 = 45% - température de l'air sortant de l'échangeur air/air T11 = 35°C - température de l'air sortant de l'échangeur air/eau T13 = 25°C Le tableau 1 suivant présente les résultats de la simulation pour le cycle de ce type. Flux T E w Qm Eau condensée T Qm °C % kgeau/kgair sec kgair humide/h °C kg/h 3 46,5 45 0,00303 1210 14 - 0 11 35 82,7 0,00303 1210 9 25 11;7 13 25 100 0,00203 1199 T Qm 2 36,7 51,4 0,00203 1199 Eau de refroidissement 12 °C kg/h 8 70 10,2 0,00203 1199 Entrée 20 983 Puissance échangée kW Sortie 30 Gain : 42,6 % Echangeur air/air 6 3,97 Echangeur air/eau 7 11,4 Réchauffeur 5 11,4 Tableau 1

On obtient un gain énergétique de 42,6 %. Le gain énergétique par rapport à un séchage classique est donc important, à savoir plus de 40%. De plus, la puissance électrique nécessaire pour le réchauffage de l'air avant retour vers le tambour 4 n'est que de 11,4 kW, la puissance installée sur le séchoir 10 étant de 36 kW. Il apparait donc possible de diminuer fortement la puissance électrique installée nécessaire au séchoir 10. On constate aussi que l'air qui revient vers le tambour 4 est bien sec puisque son humidité relative est de 10,2% à 70°C. On peut comparer ce chiffre avec celui d'un séchoir classique. Ainsi, si on chauffe jusqu'à 70°C un air ambiant initialement à 20°C et 30% d'humidité, on obtient de l'air à 70°C et 2,6% d'humidité. Avec le dispositif 1 selon l'invention, l'humidité reste très basse et permet un séchage aisé du linge. Enfin, on voit qu'au niveau de l'échangeur air/eau 7, il est possible de chauffer de l'eau jusqu'à 30°C. Cette eau peut par exemple être stockée dans une bâche à eau.

Etude de l'influence de la température Tll (air entrant dans l'échangeur air/eau 7) En vue du dimensionnement du dispositif de traitement 1 selon l'invention, il peut être utile de savoir jusqu'à quelle température il est nécessaire de refroidir, dans l'échangeur air/air 6, l'air humide et chaud provenant du tambour 4. Cette température T11 va influencer la surface d'échange et par conséquent l'encombrement et le coût de l' échangeur. On a repris les valeurs des paramètres d'entrée du cycle type (Tg = 70°C, E3 = 45%, T13 = 25°C et Qv3 = 1200 m3/h) et on a fait varier la valeur de T11 de 31 à 40 °C. La figure 3 présente l'évolution du gain énergétique avec T11.

Il résulte de cette figure 3 qu'il y a intérêt à avoir un échangeur air/air 6 le plus efficace possible. Ceci s'explique car si dans le circuit chaud de cet échangeur 6 l'air cède une grande quantité d'énergie thermique, alors dans le circuit froid l'air retournant vers le réchauffeur 5 va récupérer une grande quantité d'énergie thermique. La quantité d'énergie électrique à fournir aux résistances dans le réchauffeur 5 pour ramener l'air à 70°C en sera d'autant diminuée. Sur la figure 4, on peut observer pour la même variation de T11, l'évolution de la puissance échangée dans l'échangeur air/air 6. On voit que le gain énergétique obtenu pour les basses valeurs de T11 conduit à une augmentation assez nette du flux de chaleur échangé dans l'échangeur air/air 6 et donc par conséquent de sa surface d'échange, de son encombrement et de son coût. Etude de l'influence de la température T13 (air sortant de l'échangeur air/air 6) La température T13 est importante car, tout d'abord, plus l'air est refroidi par l'eau dans l'échangeur eau/eau 6, plus la vapeur sera condensée et donc l'air obtenu sera sec. Il faut aussi noter qu'au final l'eau qui se condense est en fait l'eau qui a été retirée du linge. Par conséquent, une température T13 basse est synonyme de séchage plus rapide. De plus, refroidir de manière excessive l'air dans l'échangeur air/eau 7 nécessitera de fournir une plus grande quantité de chaleur dans le réchauffeur 5 pour ramener l'air à 70°C. On a donc fixé Tg à 70 °C, E3 à 45 %, T11 à 35 °C et Qv3 à 1200 m3/h, et on a fait varier la température T13 entre 16 et 32 °C, comme on peut le voir sur la figure 5.

Il apparait qu'il peut être pénalisant du point de vue de la consommation électrique de trop refroidir l'air dans l'échangeur air/fluide 7. Un autre inconvénient de refroidir l'air jusqu'à une basse température est qu'il faut disposer d'une eau de refroidissement 12 qui soit à une température inférieure à T13, ce qui n'est pas toujours possible. La courbe de la figure 6 permet d'observer que même à des températures T13 relativement élevées, l'humidité relative de l'air entrant dans le tambour 4 reste assez faible (au maximum 15% lorsque T13 = 32 °C). Du point de vue du séchage, on peut avoir une température T13 pouvant aller jusqu'à 30°C. De même, il est possible d'avoir de l'eau de refroidissement aux alentours de 25°C. L'invention peut ainsi permettre à la fois de minimiser la dépense énergétique nécessaire pour un cycle de séchage et d'éliminer les contraignants et couteux systèmes 10 d'évacuation d'air humide vers l'extérieur. Il convient de privilégier un mode de fonctionnement dans lequel l'échangeur air/air doit être le plus efficace possible et conduire à une température de l'air entrant dans l'échangeur air/eau la plus basse possible, de préférence entre 30 et 35°C. L'invention peut s'appliquer par exemple au traitement de l'air issu des 15 séchoirs ménagers ou industriels, de blanchisserie ou de laverie en libre service. L'invention peut également s'appliquer à la déshumidification de l'air des piscines, l'eau chauffée dans l'échangeur air/eau pouvant par exemple être déversée dans la piscine ou dans un ballon de production d'eau chaude sanitaire. L'invention peut encore s'appliquer à toute industrie où de l'air chaud est utilisé afin de sécher des denrées humides.

20 L'expression « comportant un » doit être comprise comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de traitement (1) de l'air chaud et humide provenant d'au moins une installation de séchage, notamment un séchoir (10), comportant : - une arrivée pour recevoir l'air à traiter provenant de la sortie (3) de l'installation de séchage, - un échangeur air/air (6) dans lequel circule l'air à traiter, - au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) pour déshumidifier l'air à traiter, l'échangeur air/air (6) et ledit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) étant disposés en série de manière à permettre de réchauffer avec l'air à traiter de l'air provenant dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) et/ou de l'air provenant de l'extérieur, - au moins une sortie d'air après traitement connectée à l'entrée (2) de l'installation de séchage, - au moins un bipasse (15, 16, 22) dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b).
2. Dispositif selon la revendication 1, ledit au moins un bipasse (15, 16, 22) étant un premier bipasse (15) reliant la sortie (3) de l'installation de séchage à l'entrée (2) de l'installation de séchage et/ou un deuxième bipasse (16) reliant la sortie (11) de l'échangeur air/air (6) à l'entrée (2) de l'installation de séchage et/ou un troisième bipasse (22) permettant une recirculation de l'air à traiter sortant de l'échangeur air/air (6) dans celui-ci à nouveau avant de retourner à l'entrée de l'installation de séchage.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins deux échangeurs air/fluide (7a, 7b) ou au moins un échangeur air/fluide à au moins deux étages.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant un quatrième bipasse (17) reliant la sortie (18) de l'échangeur air/fluide (7a, 7b) à l'entrée (2) de l'installation de séchage.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un circuit de liquide (20) pour refroidir ledit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b), le circuit de liquide (20) étant équipé d'une vanne de régulation (21), notamment une vanne trois voies, pour varier la quantité de liquide amené dans le circuit de liquide (20) afin de réguler la température dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un système de filtration muni d'un avertisseur, notamment sonore et/ou lumineux, renseignant sur l'efficacité du système de filtration.
7. Procédé de régulation du fonctionnement d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fonctionnement dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) est régulé en fonction d'au moins un paramètre de régulation.
8. Procédé selon la revendication précédente, comportant les étapes successives suivantes : - détourner l'air à traiter provenant de la sortie (3) de l'installation de séchage vers l'entrée (2) de l'installation de séchage par l'intermédiaire dudit au moins un bipasse (15, 16, 22), notamment du premier bipasse (15) et/ou du deuxième bipasse (16) et/ou du troisième bipasse (22), jusqu'à atteindre une valeur prédéterminée dudit au moins un paramètre de régulation, - autoriser le passage de l'air à traiter dans ledit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) lorsque la valeur prédéterminée dudit au moins un paramètre de régulation est atteinte.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 à 8, ledit au moins paramètre de régulation étant une température et/ou un taux d'humidité et/ou un temps, notamment la température dans le séchoir (10) et/ou le taux d'humidité dans le séchoir (10) et/ou un temps de fonctionnement du séchoir (10).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, le dispositif de traitement (1) comportant au moins deux échangeurs air/fluide (7a, 7b) ou un échangeur air/fluide à au moins deux étages, le procédé comportant l'étape consistant à diriger l'air à traiter dans un seul échangeur air/fluide ou dans un seul étage d'un échangeur air/fluide à au moins deux étages de manière à augmenter l'efficacité du refroidissement de l'air à traiter.
11. Procédé selon la revendication précédente, comportant l'étape consistant à arrêter le fonctionnement d'au moins un réchauffeur (5) de l'installation de séchage.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, le dispositif de traitement (1) comportant un circuit de liquide (20) pour refroidir ledit au moins unéchangeur air/fluide (7a, 7b), la température dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) étant régulée entre 5 et 30°C, notamment entre 10 et 28°C.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, le dispositif de traitement (1) comportant un quatrième bipasse (17) reliant la sortie (9) dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) à l'entrée (2) de l'installation de séchage, le procédé comportant l'étape consistant à détourner l'air à traiter depuis la sortie (9) dudit au moins un échangeur air/fluide (7a, 7b) vers l'entrée (2) de l'installation de séchage de façon à éviter un réchauffement de l'air à traiter dans l'échangeur air/air (6).
14. Installation comportant un dispositif de traitement (1) selon l'une 10 quelconque des revendications 1 à 6 et au moins une installation de séchage, notamment un séchoir (10).