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.