WO2015162344A1 - Moyens d' échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, et système de production d'eau à partir de l' humidité de l'air comprenant de tels moyens - Google Patents

Moyens d' échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, et système de production d'eau à partir de l' humidité de l'air comprenant de tels moyens Download PDF

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WO2015162344A1
WO2015162344A1 PCT/FR2015/000085 FR2015000085W WO2015162344A1 WO 2015162344 A1 WO2015162344 A1 WO 2015162344A1 FR 2015000085 W FR2015000085 W FR 2015000085W WO 2015162344 A1 WO2015162344 A1 WO 2015162344A1
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air
water
heat exchange
plates
liquid
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PCT/FR2015/000085
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Dominique Deguitre
Joanes Deguitre
Michael H. Montgomery
Original Assignee
Dominique Deguitre
DEGUITRE Joanes
Montgomery Michael H
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    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26Drying gases or vapours
    • B01D53/265Drying gases or vapours by refrigeration (condensation)
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03BINSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • Means for liquid / gas heat exchange, in particular water / air, and system for producing water from air moisture comprising such means
  • the present invention relates to liquid / gas heat exchange means, in particular water / air, adapted to equip in particular a system for producing liquid water from the humidity of the air by condensation of a part of the water vapor contained in a flow of air passing along the walls cooled.
  • the present invention furthermore relates to a system for producing liquid water from the humidity of the air by condensing a portion of the water vapor contained in an air flow passing along cooled walls, this system comprising such water / air heat exchange means.
  • a system of the above type comprising a device for producing cold water and means for circulating said cold water inside water / air heat exchange means having walls whose outer faces are in contact with a flow of air.
  • the heat exchange means water / air are constituted by a coil inside which circulates the cold water and around which circulates the flow of air.
  • the cold water production device described in this document comprises a known conventional refrigerant group using a refrigerant fluid and comprising a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator immersed in a cold water tank. This cold water is pumped and circulates through the coil. The condensed water returns to the cold water tank.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the aforementioned system and to propose liquid / gas heat exchange means, in particular water / air, and a system of the aforementioned types having improved characteristics in terms of water production, water quality obtained, and energy consumption, having a high water / air exchange surface in a limited volume.
  • the liquid / gas heat exchange means, in particular water / air, targeted by the invention are adapted to receive a stream of liquid, in particular cold water, flowing inside walls of said exchange means (4). thermal whose outer faces are in contact with said flow of gas, especially air.
  • the liquid / gas heat exchange means in particular water / air, of the aforementioned type are characterized in that they comprise at least one plate module, each module consisting of two metal plates. held at a small distance from one another and sealed to each other, the liquid, especially cold water, flowing inside each module between the two plates, and the gas, in particular the air circulating outside the two plates of each module.
  • This structure makes it possible to obtain for each module a ratio, higher than for the known water / air heat exchange means, between the total surface of heat exchange water / air of the two plates of each module and the volume occupied by this last whose thickness may be small compared to the two main dimensions of each plate.
  • This characteristic gives the water / air heat exchange means according to the present invention a high efficiency of condensation of the humidity of the air, which has the consequence of a low energy consumption per unit volume of condensed water, and therefore a low cost of this water.
  • the temperature of the cold water also called chilled water, must be lower than that of the dew point, and may be very close to 0 ° C so as to obtain the greatest possible difference between the temperature of the cooled surfaces and that of the air flow, and therefore an increased efficiency of the condensation of the water vapor contained in the moist air passing through the water / air heat exchange means.
  • the water / air heat exchange means comprise a predetermined number of plate modules arranged substantially parallel to one another at a short distance from one another, the number of modules being chosen according to the water production provided under predetermined reference conditions of temperature, humidity, flow rate and pressure of the air flow passing through the water / air heat exchange means.
  • the modular design of the water / air heat exchange means according to the present invention thus makes it possible to optimally adapt them to the local climatic conditions, temperature, pressure, and humidity of the air, intended for their use.
  • the modules are contained inside an enclosure of which at least some walls are metallic and are in thermal contact with the plates of the modules, the airflow also flowing between each said metal walls and the adjacent metal plate of the nearest module, said metal walls being advantageously externally coated with a thermally insulating coating.
  • the walls of the enclosure also constitute cooled walls participating in the condensation of moisture contained in the air flow that passes through the water / air heat exchange means.
  • the thermal insulation coating makes it possible to better thermally isolate the interior of the enclosure, and to reduce the thermal losses and therefore the energy consumption per unit volume of the water obtained.
  • the two metal plates of the same module are kept at a short distance from one another by their respective edges, at least some of which are curved in relief towards the other plate and along which the two plates are connected to each other sealingly.
  • This feature allows easy assembly of two plates of the same module, and modules between them.
  • At least one metal sheet substantially parallel to the plates of said modules and in thermal contact with said plates, for example along opposite edges of said plates.
  • Each metal sheet in thermal contact with the plates of the modules is thus maintained at a temperature close to that of said plates and therefore participates in the condensation function of the humidity of the air flow passing through the water / air heat exchange means.
  • Each metal sheet * thus makes it possible to substantially add a contact surface and heat exchange water / air equal to the surface of the plates facing the two adjacent modules without changing the total volume of the assembly.
  • a first sheet metal having the same area of contact with moist air as the plates of a module doubles the water / air contact area in the space separating two adjacent modules.
  • the system for producing liquid water from the humidity of the air of the aforementioned type comprising a device for producing cold water and means for circulating said cold water to the water. inside means of exchange thermal water / air whose outer faces are in contact with said air flow, is characterized in that it comprises water / air heat exchange means according to the first aspect of the invention.
  • the device for producing cold water is a closed circuit device advantageously comprising control means arranged to maintain the temperature of the cold water upstream of the modules below. a predetermined set value.
  • the system comprises a single fan, or group of fans, and comprises means for guiding the air flow arranged in such a way that the flow of air that has circulated along the cold walls condensation modules are then used to evacuate the heat generated by the operation of the cold water production device, the fan, or group of fans, being placed advantageously at the outlet of the air flow and sucking the moist air through the system.
  • the system includes, if necessary, means for treating the condensed water produced to render, if necessary, the quality of this water complies with the requirements of the regulations applicable to drinking water.
  • the cold water production device comprises a refrigerating unit operating by compression and expansion of a refrigerant fluid, the evaporator of said refrigeration unit being immersed in a cold water tank of device.
  • FIG. 1 represents a block diagram in front view, broken away, of an embodiment of a water production system according to the present invention
  • FIG. 2 is a top view, broken away, of a group of five condensation modules according to the embodiment of the present invention shown diagrammatically in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of one of the condensation modules of FIG. 2.
  • Figure 4 is a horizontal sectional view of a detail of the group of condensation modules shown in Figure 2, according to a variant of the invention.
  • Figure 1 schematically shows a system 1 for producing liquid water from the moisture of the air by condensation of a portion of the water vapor contained in a flow of air passing along cooled walls.
  • the system 1 comprises a device 2 for producing cold water (also called chilled water), and pumping means, generally a known pump 3, for circulating said cold water inside means 4 for heat exchange water / air having cooled walls whose outer faces are in contact with said air flow.
  • cold water also called chilled water
  • pumping means generally a known pump 3 for circulating said cold water inside means 4 for heat exchange water / air having cooled walls whose outer faces are in contact with said air flow.
  • the cold water production device 2 comprises a refrigeration unit of any known type, using any known refrigerant fluid, comprising a compressor 5, a pressure reducer 6, an evaporator 7, and a condenser 8, shown schematically in FIG.
  • the evaporator 7 is immersed in a reservoir 9 of cold water of the device 2.
  • the compressor 5 compresses the refrigerant fluid, which raises the temperature of said fluid which then passes into the condenser 8, schematized by an air-cooled coil, wherein said coolant condenses at least partially, with decrease its sensible heat and evacuation of the corresponding latent heat of condensation.
  • the cooled condensed coolant then passes into the expander 6 and then into the evaporator 7, where it is vaporized with cooling.
  • the water contained in the cold water tank 9 is thus cooled, the amount of heat lost by this water corresponding substantially to the latent heat of vaporization of the cooling fluid.
  • the temperature of the cold water inside the tank 9 can thus be maintained at a predetermined temperature which can be close to 0 ° C.
  • the cold water contained in the reservoir 9 is sent by the pump 3 into a pipe 12 which feeds the water / air heat exchange means 4 of the system 1.
  • the cold water having passed through the heat exchange means 4 returns to the tank 9 via a return pipe 13.
  • the cold water circuit is therefore a closed circuit.
  • the water / air heat exchange means 4 comprise at least one module, in this example five modules 21, 22, 23, 24, 25 to plaques.
  • Each module 21, 22, 23, 24, 25 consists of two metal plates 26, 27 held at a small distance from one another and connected to each other, in any known manner, in a sealed manner.
  • the two plates 26, 27 of each module are kept at a small distance from one another and connected to each other by their respective edges along which the vertical edges 34, 35, of each plate 26 are folded a first time, towards the outside of the module, at 28, then folded twice in the other direction, at 29, 30, then one last time in the first direction, along an edge 31, to form a vertical tongue 32 which is assembled, in any known manner, for example by welding, brazing, gluing, etc., to the tongue 32 of the associated plate 27 symmetrically shaped.
  • the vertical edges 34 and 35 are thus shaped so as to each form a respective tube 36, 37.
  • the tube 36 receives at its base a pipe 38 for the arrival of cold water, the other tube 37 presenting at its upper part an outlet pipe 39 and return water to the reservoir 9 through the pipe 13.
  • the upper 40 and lower 41 horizontal edges are assembled to each other in any way.
  • the cold water arriving through the tubing 38 is thus distributed by the tube 36 over the entire height of the module
  • the system 1 comprises a predetermined number, equal to 5 in this figure, of modules 21, 22, 23, 24, 25 with plates 26, 27 arranged substantially parallel to one another at a short distance. one of the other.
  • the number of modules is chosen according to the water production provided for the system 1 under predetermined reference conditions of pressure, temperature, humidity, flow, air flow passing through the system 1.
  • the modules 21, 22, 23, 24, 25 of the system 1 are contained inside a metal enclosure 44, at least some of the metal walls 45, 46 of which are vertical, in FIG. and 4, are in thermal contact respectively with the corresponding adjacent plates 26, 27 of the end modules 21, 25.
  • the other metal walls for example the wall 47 shown in FIGS. 2 and 4, perpendicular to the walls 45, 46 and in thermal contact with the latter, are also at a low temperature close to the temperature of the cold water circulating in the modules. .
  • the metal walls 45, 46, 47 of the enclosure 44 are advantageously coated externally with a thermally insulating coating, schematized at 48, of any known insulating material.
  • the modules 21 and 22 in the figure is disposed at least one metal sheet 52 substantially parallel to the respective adjacent walls 26, 27, of said modules. 21, 22, and in thermal contact with these walls 26, 27, for example along opposite edges 34, 35 of these walls, 26, 27.
  • the metal sheets 52, 53 are inserted between the vertical tubes 36 of the modules 21, 22 and are clamped between these vertical tubes.
  • the metal sheets 52, 53 are also shaped so as to provide between them and the walls 26, 27 air passage spaces of substantially equivalent widths.
  • a metal sheet 54 is inserted between the vertical tube 36 of the condensation module 21 and the adjacent wall 45 of the metal enclosure 44, and is clamped between the tube 36 and the wall 45 so as to be in contact thermal with these.
  • the sheet 54 is shaped so as to extend substantially equidistantly between the wall 45 of the enclosure 44 and the plate 26 of the module 21.
  • auxiliary metal plates 52, 53, 54 are also maintained at a low temperature very close to the temperature of the cold water circulating inside the modules 21 to 25, and also function as cold walls, which substantially increases the total area of the cooled exterior surfaces in contact with the humid air circulating inside the system.
  • the system 1 comprises a single fan, or group of fans, 61.
  • the fan, or group of fans, 61 is, in this example, arranged in such a way that the flow of moist air sucked by said fan 61 enters the interior of the system 1 (arrows 62), passes through a filter 63, of any known type, then passes into the spaces 51 between adjacent modules, and 55 between the end modules 21, 25, and the adjacent walls 45, 46 of the metal enclosure, from top to bottom in the diagram of Figure 1, through the condenser 8 to cool the refrigerant flowing through the condenser, and outwardly through the fan, or group of fans, 61.
  • the humidity of the air condenses and forms flasks of water which are collected at the bottom of the system 1 in a tank 71.
  • the water, shown schematically at 62, collected in the tank 71 is then directed outwardly in any manner, for example by a pump, shown schematically at 73, to be routed, as shown schematically by the arrow 74, to the places of use of this water.
  • At least part of this water can be directed to conventional means of potabilization, known in themselves and shown schematically in 75, to treat the water produced and make the the quality of this water complies with the requirements of the regulations in force regarding drinking water.
  • a liquid water production system of modular design has thus been described, the number of condensation modules being chosen so as to obtain a predetermined water production under predetermined conditions of pressure, temperature, relative humidity and humidity. flow, the flow of moist air through the system.
  • the cold water production device may alternatively be an adsorption device using the adsorption and desorption capacity of adsorbents, known in themselves, such as silica gel, zeolite, or other, such a device advantageously using hot water from a source of hot water located near the system.
  • adsorbents known in themselves, such as silica gel, zeolite, or other, such a device advantageously using hot water from a source of hot water located near the system.
  • the electrical energy necessary for the operation of the liquid water production system according to the present invention can obviously be provided by a usual network of electrical power distribution.
  • This electrical energy can also be provided by wind turbines, and / or solar panels.

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Abstract

Les moyens (4) d'échange thermique eau/air sont adaptés à recevoir un courant d'eau froide circulant à l'intérieur de parois desdits moyens dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux d'air. Ils comprennent au moins un module (21, 22, 23, 24, 25) constitué de deux plaques métalliques (26, 27) maintenues à faible distance l'une de l'autre et reliées l'une à l'autre de manière étanche, l'eau froide circulant à l'intérieur de chaque module entre les deux plaques (26, 27), et l'air circulant à l'extérieur des plaques (26, 27).

Description

Moyens d' échange thermique liquide/gaz , notamment eau/air, et système de production d'eau à partir de 1 ' humidité de 1 ' air comprenant de tels moyens La présente invention concerne des moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, adaptés à équiper notamment un système de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans un flux d'air passant le long de parois refroidies.
La présente invention concerne en outre un système de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans un flux d'air passant le long de parois refroidies, ce système comprenant de tels moyens d'échange thermique eau/air.
On connaît de nombreux moyens d' échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, et de nombreux systèmes de production d'eau liquide des types précédents. Les parois refroidies d'un tel système doivent évidemment être maintenues à une température inférieure ou égale à celle du point de rosée correspondant à la pression et à la température de l'air autour du système.
On connaît, d'après le WO96/03347, un système du type ci-dessus comportant un dispositif de production d' eau froide et des moyens pour faire circuler ladite eau froide à l'intérieur de moyens d'échange thermique eau/air présentant des parois dont les faces extérieures sont en contact avec un flux d'air. Les moyens d'échange thermique eau/air sont constitués par un serpentin à l'intérieur duquel circule l'eau froide et autour duquel circule le flux d'air. Le dispositif de production d'eau froide décrit dans ce document comprend un groupe réfrigérant classique connu utilisant un fluide réfrigérant et comprenant un compresseur, un condenseur, une vanne de détente, et un évaporateur immergé dans un réservoir d'eau froide. Cette eau froide est pompée et circule à travers le serpentin. L'eau condensée retourne dans le réservoir d'eau froide.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients du système précité et de proposer des moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, et un système des types précités présentant des caractéristiques améliorées en matière de production d'eau, de qualité de l'eau obtenue, et de consommation d'énergie, présentant une surface d'échange eau/air élevée dans un volume limité.
Les moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, visés par l'invention sont adaptés à recevoir un courant de liquide, notamment d'eau froide, circulant à l'intérieur de parois desdits moyens (4) d' échange thermique dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux de gaz, notamment d'air.
Selon un premier aspect de la présente invention, les moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, du type précité sont caractérisés en ce qu'ils comprennent au moins un module à plaques, chaque module étant constitué de deux plaques métalliques maintenues à faible distance l'une de l'autre et reliées l'une à l'autre de manière étanche, le liquide, notamment l'eau froide, circulant à l'intérieur de chaque module entre les deux plaques, et le gaz, notamment l'air, circulant à l'extérieur des deux plaques de chaque module. Cette structure permet d'obtenir pour chaque module un rapport, plus élevé que pour les moyens d'échange thermique eau/air connus, entre la surface totale d'échange thermique eau/air des deux plaques de chaque module et le volume occupé par ce dernier dont l'épaisseur peut être faible par rapport aux deux dimensions principales de chaque plaque. Cette caractéristique donne aux moyens d'échange thermique eau/air selon la présente invention un rendement élevé de condensation de l'humidité de l'air, ce qui a pour conséquence une basse consommation énergétique par unité de volume d'eau condensée, et donc un faible coût de revient de cette eau.
La température de l'eau froide, appelée aussi eau glacée, doit être inférieure à celle du point de rosée, et peut être très proche de 0°C de manière à obtenir la plus grande différence possible entre la température des surfaces refroidies et celle du flux d'air, et donc une efficacité accrue de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans l'air humide traversant les moyens d'échange thermique eau/air.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, les moyens d'échange thermique eau/air comportent un nombre prédéterminé de modules à plaques disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres à faible distance l'un de l'autre, le nombre de modules étant choisi en fonction de la production d'eau prévue dans des conditions de référence prédéterminées de température, de degré hygrométrique, de débit et de pression du flux d'air traversant les moyens d'échange thermique eau/air.
De cette manière, il est facile de fournir à chaque utilisateur des moyens d'échange thermique eau/air selon la présente invention présentant le nombre de modules le mieux adapté à ses besoins et aux conditions climatiques régnant dans son environnement.
En outre, il est très facile de concevoir un dispositif de production d' eau froide parfaitement adapté aux conditions d'utilisation prévues pour de tels moyens d'échange thermique eau/air.
La conception modulaire des moyens d'échange thermique eau/air selon la présente invention permet ainsi d'adapter de façon optimale ces derniers aux conditions climatiques locales, température, pression, et humidité de l'air, prévues pour leur utilisation.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les modules sont contenus à l'intérieur d'une enceinte dont certaines parois au moins sont métalliques et sont en contact thermique avec les plaques des modules, le flux d'air circulant également entre chacune desdites parois métalliques et la plaque métallique adjacente du module le plus proche, ces parois métalliques étant avantageusement revêtues extérieurement d'un revêtement thermiquement isolant.
Ainsi, les parois de l'enceinte constituent également des parois refroidies participant à la condensation de l'humidité contenue dans le flux d'air qui traverse les moyens d'échange thermique eau/air.
Le revêtement isolant thermique permet de mieux isoler thermiquement l'intérieur de l'enceinte, et de diminuer les pertes thermiques et donc la consommation énergétique par unité de volume de l'eau obtenue.
Selon un mode de réalisation intéressant de l'invention, les deux plaques métalliques d'un même module sont maintenues à faible distance l'une de l'autre par leurs bords respectifs dont certains au moins sont recourbés en relief vers l'autre plaque et le long desquels les deux plaques sont reliées l'une à l'autre de manière étanche.
Cette particularité permet un assemblage facile des deux plaques d'un même module, et des modules entre eux .
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans l'espace séparant deux modules contigus est disposée au moins une tôle métallique sensiblement parallèle aux plaques desdits modules et en contact thermique avec lesdites plaques, par exemple le long de bords opposés desdites plaques.
Chaque tôle métallique en contact thermique avec les plaques des modules est ainsi maintenue à une température proche de celle desdites plaques et participe donc à la fonction de condensation de l'humidité du flux d'air traversant les moyens d'échange thermique eau/air. Chaque tôle métallique * permet ainsi d'ajouter sensiblement une surface de contact et d'échange thermique eau/air égale à la surface des plaques en regard des deux modules contigus sans modification du volume total de l'ensemble.
Ainsi, par exemple, une première tôle métallique ayant la même superficie de contact avec l'air humide que les plaques d' un module double la surface de contact eau/air dans l'espace séparant deux modules contigus.
Selon un autre aspect de l'invention, le système de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air du type précité comportant un dispositif de production d'eau froide et des moyens pour faire circuler ladite eau froide à l'intérieur de moyens d'échange thermique eau/air dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux d'air, est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'échange thermique eau/air selon le premier aspect de l'invention.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de production d'eau froide est un dispositif en circuit fermé comportant avantageusement des moyens de commande agencés de manière à maintenir la température de l'eau froide en amont des modules en-dessous d'une valeur de consigne prédéterminée.
On évite ainsi tout risque de mélange de l'eau froide qui circule à l'intérieur du dispositif avec l'eau condensée produite par le système. On évite également, le cas échéant, tout risque de pollution de l'eau condensée par l'eau froide circulant en circuit fermé, ou inversement.
Selon une version avantageuse de l'invention, le système comprend un seul ventilateur, ou groupe de ventilateurs, et comprend des moyens de guidage du flux d'air agencés de manière telle que le flux d'air qui a circulé le long des parois froides des modules de condensation est ensuite utilisé pour évacuer la chaleur dégagée par le fonctionnement du dispositif de production d'eau froide, le ventilateur, ou groupe de ventilateurs, étant placé avantageusement en sortie du flux d'air et aspirant l'air humide à travers le système.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le système comporte, si nécessaire, des moyens pour traiter l'eau condensée produite pour rendre, si besoin, la qualité de cette eau conforme aux prescriptions des réglementations applicables en matière d'eau potable. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif de production d'eau froide comprend un groupe frigorifique fonctionnant par compression et détente d'un fluide réfrigérant, l' évaporateur dudit groupe frigorifique étant immergé dans un réservoir d'eau froide du dispositif.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci- après .
Dans les dessins annexés, communiqués uniquement à titre d'exemples non limitatifs :
- la figure 1 représente un schéma de principe en vue de face, avec arrachements, d'un mode de réalisation d'un système de production d'eau selon la présente invention ;
la figure 2 est une vue de dessus, avec arrachements, d'un groupe de cinq modules de condensation selon le mode de réalisation de la présent invention schématisé à la figure 1.
- la figure 3 est une vue schématique en perspective de l'un des modules de condensation de la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe horizontale d'un détail du groupe de modules de condensation représenté à la figure 2, selon une variante de l'invention.
La figure 1 représente schématiquement un système 1 de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans un flux d'air passant le long de parois refroidies.
De façon connue, le système 1 comporte un dispositif 2 de production d'eau froide (appelée aussi eau glacée) , et des moyens de pompage, en général une pompe 3 connue quelconque, pour faire circuler ladite eau froide à l'intérieur de moyens 4 d'échange thermique eau/air présentant des parois refroidies dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux d'air.
Dans l'exemple schématisé à la figure 1, le dispositif 2 de production d'eau froide comprend un groupe frigorifique d'un type connu quelconque, utilisant un fluide réfrigérant connu quelconque, comprenant un compresseur 5, un détendeur 6, un évaporateur 7 et un condenseur 8, schématisés à la figure 1.
De façon connue, l' évaporateur 7 est immergé dans un réservoir 9 d'eau froide du dispositif 2.
De façon connue, le compresseur 5 comprime le fluide réfrigérant, ce qui élève la température dudit fluide qui passe alors dans le condenseur 8, schématisé par un serpentin refroidi à l'air, dans lequel ledit fluide réfrigérant se condense au moins partiellement, avec diminution de sa chaleur sensible et évacuation de la chaleur latente de condensation correspondante. Le fluide réfrigérant condensé refroidi passe ensuite dans le détendeur 6 puis dans l' évaporateur 7, dans lequel il est vaporisé avec production de froid. L'eau contenue dans le réservoir d'eau froide 9 est ainsi refroidie, la quantité de chaleur perdue par cette eau correspondant sensiblement à la chaleur latente de vaporisation du fluide réfrigérant.
La température de l'eau froide à l'intérieur du réservoir 9 peut ainsi être maintenue à une température prédéterminée qui peut être voisine de 0°C.
L'eau froide contenue dans le réservoir 9 est envoyée par la pompe 3 dans une canalisation 12 qui alimente les moyens d' échange thermique eau/air 4 du système 1.
Dans la présente invention, l'eau froide ayant traversé les moyens d'échange thermique 4 retourne vers le réservoir 9 par une canalisation de retour 13. Le circuit de l'eau froide est donc un circuit fermé.
Dans l'exemple schématisé à la figure 1 et représenté en détail aux figures 2 à 4, les moyens 4 d' échange thermique eau/air comprennent au moins un module, dans cet exemple cinq modules 21, 22, 23, 24, 25 à plaques. Chaque module 21, 22, 23, 24, 25 est constitué de deux plaques métalliques 26, 27 maintenues à faible distance l'une de l'autre et reliées l'une à l'autre, de façon connue quelconque, de manière étanche.
Dans l'exemple des figures 2, 3, 4, les deux plaques 26, 27 de chaque module sont maintenues à faible distance l'une de l'autre et reliées l'une à l'autre par leurs bords respectifs le long desquels les bords verticaux 34, 35, de chaque plaque 26 sont pliés une première fois, vers l'extérieur du module, en 28, puis repliés deux fois dans l'autre sens, en 29, 30, puis une dernière fois dans le premier sens, suivant une arête 31, pour former une languette verticale 32 qui est assemblée, d'une manière connue quelconque, par exemple par soudage, par brasage, par collage, etc., à la languette 32 de la plaque associée 27 conformée de manière symétrique.
Dans ce mode de réalisation, les bords verticaux 34 et 35 sont donc conformés de manière à former chacun un tube respectif 36, 37. Dans cet exemple, le tube 36 reçoit à sa base une tubulure 38 d'arrivée de l'eau froide, l'autre tube 37 présentant à sa partie supérieure une tubulure 39 de sortie et de retour de l'eau vers le réservoir 9 par la canalisation 13.
Les bords horizontaux supérieur 40 et inférieur 41 sont assemblés l'un à l'autre d'une manière quelconque.
L' eau froide arrivant par la tubulure 38 est ainsi distribuée par le tube 36 sur toute la hauteur du module
21, 22, 23, 24, 25 correspondant, et circule à l'intérieur dudit module entre les deux plaques respectives 26, 27 dont les faces extérieures respectives 42, 43 sont en contact avec le flux d'air humide qui traverse le système 1 et qui circule à l'extérieur des deux plaques 26, 27 de chaque module 21, 22, 23, 24, 25.
Dans l'exemple de la figure 2, le système 1 comporte un nombre prédéterminé, égal à 5 dans cette figure, de modules 21, 22, 23, 24, 25 à plaques 26, 27 disposés sensiblement parallèles les uns aux autres à faible distance l'un de l'autre.
Le nombre de modules est choisi en fonction de la production d'eau prévue pour le système 1 dans des conditions prédéterminées de référence de pression, de température, de degré hygrométrique, de débit, du flux d'air traversant le système 1.
Dans le mode de réalisation de la figure 2, les modules 21, 22, 23, 24, 25 du système 1 sont contenus à l'intérieur d'une enceinte métallique 44 dont au moins certaines parois métalliques 45, 46, verticales aux figures 2 et 4, sont en contact thermique respectivement avec les plaques adjacentes correspondantes 26, 27 des modules d'extrémités 21, 25.
Le flux d'air circule ainsi également entre chacune desdites parois métalliques 45, 46 et la plaque métallique adjacente correspondante 26, 27, du module 21, 25, le plus proche.
Les autres parois métalliques, par exemple la paroi 47 représentée aux figures 2 et 4, perpendiculaire aux parois 45, 46 et en contact thermique avec ces dernières, sont également à une température basse proche de la température de l'eau froide circulant dans les modules .
Les parois métalliques 45, 46, 47 de l'enceinte 44 sont avantageusement revêtues extérieurement d'un revêtement thermiquement isolant, schématisé en 48, en un matériau isolant connu quelconque.
Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, dans l'espace 51 séparant deux modules contigus, les modules 21 et 22 à la figure, est disposée au moins une tôle métallique 52 sensiblement parallèle aux parois adjacentes respectives 26, 27, desdits modules 21, 22, et en contact thermique avec ces parois 26, 27, par exemple le long de bords opposés 34, 35 de ces parois, 26, 27.
Dans l'exemple représenté, deux tôles métalliques
52, 53 sont insérées entre les tubes verticaux 36 des modules 21, 22 et sont serrées entre ces tubes verticaux. Les tôles métalliques 52, 53 sont par ailleurs conformées de manière à ménager entre elles et les parois 26, 27 des espaces de passage d'air de largeurs sensiblement équivalentes .
De la même manière, une tôle métallique 54 est insérée entre le tube vertical 36 du module de condensation 21 et la paroi 45 adjacente de l'enceinte métallique 44, et est serrée entre le tube 36 et la paroi 45 de manière à être en contact thermique avec ces derniers. La tôle 54 est conformée de manière à s'étendre sensiblement à égale distance entre la paroi 45 de l'enceinte 44 et la plaque 26 du module 21.
Il apparaît ainsi que les tôles métalliques auxiliaires 52, 53, 54 sont également maintenues à une température basse très proche de la température de l'eau froide circulant à l'intérieur des modules 21 à 25, et font également office de parois froides, ce qui augmente très sensiblement la superficie totale des surfaces extérieures refroidies en contact avec l'air humide circulant à l'intérieur du système.
Dans l'exemple représenté, le système 1 comprend un seul ventilateur, ou groupe de ventilateurs, 61. Le ventilateur, ou groupe de ventilateurs, 61 est, dans cet exemple, agencé de manière telle que le flux d'air humide aspiré par ledit ventilateur 61 pénètre à l'intérieur du système 1 (flèches 62), traverse un filtre 63, d'un type connu quelconque, passe ensuite dans les espaces 51 entre modules adjacents, et 55 entre les modules d'extrémité 21, 25, et les parois adjacentes 45, 46 de l'enceinte métallique, de haut en bas dans le schéma de la figure 1, traverse le condenseur 8 pour refroidir le fluide réfrigérant qui traverse ce condenseur, et ressort vers l'extérieur à travers le ventilateur, ou groupe de ventilateurs, 61.
L'air humide ainsi aspiré qui traverse le système
1 passe le long des parois refroidies constituées par les plaques 26, 27 des modules 21 à 25, les parois 45, 46, 47 de l'enceinte métallique 44, et les tôles métalliques 52, 53, 54 insérées, soit entre deux modules adjacents, soit entre un module d'extrémité 21, 25, et la paroi adjacente, 45, 46 de l'enceinte 44. Au contact de ces parois froides, l'humidité de l'air se condense et forme des goûtes d'eau qui sont recueillies au pied du système 1 dans un bac 71. L'eau, schématisée en 62, recueillie dans le bac 71 est ensuite dirigée vers l'extérieur d'une manière quelconque, par exemple par une pompe, schématisée en 73, pour être acheminée, comme schématisé par la flèche 74, vers les lieux d'utilisation de cette eau.
Dans certain cas, et si le besoin s'en fait sentir, une partie au moins de cette eau peut être dirigée vers des moyens classiques de potabilisation, connus en eux-mêmes et schématisés en 75, pour traiter l'eau produite et rendre la qualité de cette eau conforme aux prescriptions des réglementations en vigueur en matière d'eau potable.
On a ainsi décrit un système de production d'eau liquide de conception modulaire, le nombre de modules de condensation étant choisi de manière à obtenir une production d'eau déterminée dans des conditions prédéterminées de pression, de température, d'humidité relative et de débit, du flux d'air humide traversant le système .
Il est bien entendu que le dispositif de production d'eau froide peut, en variante, être un dispositif à adsorption utilisant la capacité d'adsorption et désorption de produits adsorbants, connus en eux-mêmes, tels que silicagel, zéolithe, ou autre, un tel dispositif utilisant avantageusement de l'eau chaude provenant d'une source d'eau chaude située à proximité du système.
L'énergie électrique nécessaire pour le fonctionnement du système de production d'eau liquide selon la présente invention peut évidemment être fournie par un réseau usuel de distribution d'énergie électrique. Cette énergie électrique peut également être fournie par des éoliennes, et/ou par des panneaux solaires.

Claims

REVENDICATIONS
1. Moyens (4) d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, adaptés à équiper notamment un système (1) de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans un flux d'air passant le long de parois refroidies, ces moyens étant adaptés à recevoir un courant de liquide, notamment d'eau froide, circulant à l'intérieur de parois desdits moyens (4) d'échange thermique dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux de gaz, notamment d'air, caractérisés en ce que lesdits moyens (4) d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, comprennent au moins un module (21, 22, 23, 24, 25) à plaques, chaque module (21, 22, 23, 24, 25) étant constitué de deux plaques métalliques (26, 27) maintenues à faible distance l'une de l'autre et reliées l'une à l'autre de manière étanche, le liquide, notamment l'eau froide, circulant à l'intérieur de chaque module (21, 22, 23, 24, 25) entre les deux plaques (26, 27), et le gaz, . notamment l'air, circulant à l'extérieur des plaques (26, 27) de chaque module (21, 22, 23, 24, 25) .
2. Moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'ils comportent un nombre prédéterminé de modules (21, 22, 23, 24, 25) à plaques (26, 27) disposés sensiblement parallèlement les uns aux autres à faible distance l'un de l'autre, le nombre de modules étant choisi,- dans le cas d'échange thermique eau/air, en fonction de la production d'eau prévue dans des conditions de référence prédéterminées de pression, de température, de degré hygrométrique, de débit, du flux d'air traversant lesdits moyens (4) .
3. Moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, selon la revendication 1 ou 2, caractérisés en ce que les modules (21, 22, 23, 24, 25) du système (1) sont contenus à l'intérieur d'une enceinte (44) dont certaines parois (45, 46, 47) au moins sont métalliques, en contact thermique avec les modules (21, 22, 23, 24, 25), le flux de gaz, notamment d'air, circulant également entre chacune desdites parois métalliques (45, 46, 47) et la plaque métallique (26, 27) contigue du module (21, 25) le plus proche, l'enceinte étant avantageusement revêtue extérieurement d'un revêtement isolant thermique (48) .
4. Moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que les deux plaques métalliques (26, 27) d'un même module (21, 22, 23, 24, 25) sont maintenues à faible distance l'une de l'autre par leurs bords respectifs (34, 35, 40, 41) dont certains au moins sont recourbés en relief vers l'autre plaque (27, 26), par exemple conformés de manière à former un tube (36, 37) avec le bord correspondant de l'autre plaque, et le long desquels les deux plaques (26, 27) sont reliées l'une à l'autre de manière étanche.
5. Moyens d'échange thermique liquide/gaz, notamment eau/air selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisés en ce que dans l'espace (51) séparant deux modules contigus est disposée au moins une tôle métallique (53) sensiblement parallèle aux plaques (26, 27) desdits modules et en contact thermique avec lesdites plaques (26, 27), par exemple le long de bords opposés (34, 35) desdites plaques (26, 27), et en ce que au moins une tôle métallique (54) est avantageusement disposée entre le module (21) et la cloison adjacente (45) de l'enceinte (44).
6. Système (1) de production d'eau liquide à partir de l'humidité de l'air par condensation d'une partie de la vapeur d'eau contenue dans un flux d'air passant le long de parois refroidies, ce système (1) comportant un dispositif (2) de production d'eau froide et des moyens (3) pour faire circuler ladite eau froide à l'intérieur de moyens d'échange thermique eau/air dont les faces extérieures sont en contact avec ledit flux d'air, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (4) d'échange thermique eau/air selon l'une quelconque des revendications précédentes.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif (2) de production d'eau froide est un dispositif en circuit fermé comportant avantageusement des moyens de commande agencés de manière à maintenir la température de l'eau froide en amont des modules en-dessous d'une valeur de consigne prédéterminée .
8. Système selon l'une des revendications 6 ou Ί , caractérisé en ce que le système (1) comprend un seul ventilateur, ou groupe de ventilateurs, (61) et comprend avantageusement des moyens de guidage du flux d' air agencés de manière telle que le flux d'air qui a circulé le long des parois froides (26, 27) des modules de condensation (21, 22, 23, 24, 25) est ensuite utilisé pour évacuer la chaleur dégagée par le dispositif (2) de production d'eau froide, le ventilateur, ou groupe de ventilateurs, (61) étant avantageusement placé en sortie du flux d'air et aspirant l'air humide à travers le système (1) .
9. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le système
(1) comporte des moyens (75) pour traiter l'eau produite pour rendre, si besoin, cette eau conforme aux prescriptions des réglementations applicables.
10. Système selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le dispositif
(2) de production d'eau froide comprend un groupe frigorifique (5, 6, 7, 8) fonctionnant par compression et détente d'un fluide réfrigérant, l' évaporateur (7) dudit groupe frigorifique étant immergé dans un réservoir (9) d'eau froide du dispositif (2).
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