BENABDELLAH ABDELLATIF (MA)
DHIMDI SAID (MA)
EL MAÂKOUL ANAS (MA)
LAKNIZI AZZEDDINE (MA)
MEZIANE MOHAMED (MA)
FAQIR MUSTAPHA (MA)
| WO2010063341A1 | 2010-06-10 | |||
| WO2005075045A1 | 2005-08-18 |
| US20140305149A1 | 2014-10-16 | |||
| US20100314238A1 | 2010-12-16 |
| Revendications 1- Un système de production d'eau douce par humidification-déshumidification caractérisé par deux unités de production à deux effets avec l'échangeur de la deuxième unité de production relié directement en entrée à l'eau douce produite par l'unité de production principale. 2- Un système de production d'eau douce par humidification-déshumidification selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'unité de production principale contient un premier circuit hydraulique de chauffage composé de panneaux solaires (1), un échangeur (3) et une pompe (2). L'échangeur (3) est en contact avec la canalisation de l'eau de la source équipée d'une pompe (7). Cette canalisation passe par un caisson de déshumidification (5) équipé d'un échangeur à plaques, puis par un caisson d'humidification (4) équipé d'une colonne de garnissage. Une troisième pompe (6) d'air est installée entre les deux caissons pour y forcer un circuit d'air. Le caisson de déshumidification est relié à un réservoir de stockage (8) d'eau douce. 3- Un système de production d'eau douce par humidification-déshumidification selon les revendications 1 et 2 caractérisé par l'utilisation d'un réservoir de stockage thermique (9) dans le premier circuit hydraulique de chauffage. 4- Un procédé de production d'eau douce par humidification-déshumidification caractérisé par deux effets où la chaleur de l'eau douce produite par le premier effet est transférée par échange thermique au deuxième effet pour l'humidification de l'eau. 5- Un procédé de production d'eau douce par humidification-déshumidification selon la revendication 4 caractérisé par le pompage d'eau source à purifier à travers deux caissons, respectivement un déshumidificateur(5) équipé d'un échangeur à plaques et un humidificateur (4) équipé d'une colonne de garnissage. Au passage du déshumidificateur à l'humidificateur, l'eau est chauffée grâce à un circuit de chauffage solaire. En même temps un pompage d'air est effectué en sens inverse se saturant d'eau dans le caisson d'humidification par évaporation puis se condensant dans le caisson de déshumidification. L'eau condensé et purifiée est ensuite déversée dans un réservoir d'eau douce. |
effets multiples
Description
L'invention est un système de production d'eau douce par condensation de l'air ambiant humidifié par évaporation.
Il est communément observé que le manque local d'eau potable est une source de crises géopolitiques (moyen orient par exemple) et d'instabilités sociologiques.
Les ressources conventionnelles d'eau douce se limitent à l'eau coulante, aux réserves phréatiques ainsi qu'aux alternatives de dessalement : à savoir principalement la distillation et l'osmose inverse qui se développent davantage et qui restent encore énergivores.
Les deux premières sources (eau coulante et réserves phréatiques) restent les plus utilisées, mais sont limitées et dépendent de la pluviométrie. Leur utilisation présente quelques inconvénients tels que le post-traitement biologique et chimique, sans rappeler que tout excès d'extraction des eaux souterraines est accompagné irréversiblement d'un risque de pénurie.
La méthode de dessalement reste encore très énergivore, limitée aux régions côtières et parfois non écologiques à cause du rejet des eaux saumâtres, résidu de cette production.
Le défi actuel est le développement des méthodes de production d'eau douce d'une manière renouvelable, respectueuse pour l'environnement et économique.
Une méthode de production d'eau douce à petite échelle qui commence à être exploité par des petites communautés est la condensation de la vapeur contenue dans l'air,
principalement dans les zones à forte humidité, et notamment aux abords des mers et des océans, sachant que l'air humide est une source infinie d'eau douce.
Quel que soit l'origine de l'humidité de l'air : mers, forets, eau douces... elle est condensable sur une surface froide. L'air est considéré alors comme un véhicule hydro-porteur dont la capacité dépend de son humidité. Notre invention vise à résoudre une problématique réelle de pénurie de l'eau douce au voisinage des plages et des côtes principalement, et surtout dans les petits centres touristiques, bungalows de vacances, cafés et restaurants et serres de cultures sans oublier les bateaux et navires.
Notre invention concerne un système de production d'eau par humidification- déshumidification (HD) qui reprend le cycle naturel de production d'eau (pluie). Le système HD implique deux procédés :
- L'eau d'entrée préchauffée est transformée en vapeur d'eau dans l'air (humidité) par évaporation dans l'humidificateur (humidification). L'humidificateur est une colonne à garnissage.
- La vapeur d'eau portée par l'air est ensuite condensée par l'eau d'entrée froide dans un déshumidificateur (condensation) pour produire de l'eau douce
(déshumidification). Le déshumidificateur est un échangeur à plaques.
Un premier circuit hydraulique de chauffage est composé de panneaux solaires (1) qui chauffent un fluide caloporteur qui traverse un échangeur (3) grâce à une pompe (2).
L'échangeur (3) transfère la chaleur à de l'eau aspirée de la source grâce à une deuxième pompe (7) qui génère un débit dans sa canalisation. Cette eau ainsi chauffée est diffusée dans le caisson d'humidification (4) qui augmente l'humidité de l'air dans le caisson par évaporation grâce à une colonne de garnissage. Avant d'être chauffée par l'échangeur, l'eau de source passe par un caisson de déshumidification (5) à travers un échangeur à plaque pour y refroidir l'air.
Une troisième pompe (6) installée entre les deux caissons y fait circuler l'air ambiant pour forcer un cycle d'humidification-déshumidification. L'air refroidit dans le caisson de déshumidification se condense et coule vers un réservoir de stockage (8) d'eau douce auquel il est relié.
Pour une installation typique, le dimensionnement suivant peut être utilisé :
- Production d'eau (en 7 heures) : 1000 litres/j
- Puissance fournie par les panneaux : 21.2 kW
- Débit d'air : 0.0743 kg/s
- Débit d'eau d'entrée : 0,3882 kg/s
Débit d'eau douce produite : 0.04 kg/s
Les propriétés physiques du système obtenu sont ainsi Le déshumidificateur
Côté échangeur
Pour une durée de fonctionnement de 7 heures, la production est de 1000 litres, la puissance à fournir par les panneaux est 21.2 kW, donc une énergie de 148.4 kWh, les débits d'eau d'entrée et d'air sont respectivement 0.39 kg/s et 0.07 kg/s, ce qui permet un gain de sortie de GOR = 4.2 .
Dans le cas où on veut maintenir une production continue de 24 heures par jour, il est impératif de prévoir un réservoir de stockage thermique (9) qui permettra de stocker l'énergie nécessaire pour les 17 heures d'indisponibilité du rayonnement solaire.
Le choix d'adopter un système avec stockage ou non affecte seulement la surface des panneaux solaires, l'échangeur de chaleur et l'ajout d'un réservoir de stockage d'énergie thermique.
Etant donné que l'eau douce sort avec une température élevée. Une deuxième unité peut être utilisée pour ajouter un effet pour améliorer la qualité de l'eau douce en l'utilisant comme entrée ou pour augmenter la production du système en utilisant l'eau de source en entrée. L'eau douce produite sort à une température de 66 C° et un débit m vw = 0.04 kg/s . Pour récupérer cette énergie, une deuxième unité de production (10) humidification- déshumidification de petite taille peut être installée. Sa source de chaleur est l'eau douce produite par l'unité de production principale. Nous nous retrouvons ainsi avec une humidification-déshumidification à effets multiples.
L'échangeur de la deuxième unité est ainsi relié directement en entrée à l'eau douce produite par l'unité de production principale qui a une température élevée. Les panneaux solaires et la pompe du circuit de chauffage ne sont pas nécessaires pour cette deuxième unité.
Grâce au deuxième effet, la production peut augmenter de 42% rien qu'en ajoutant 8% en terme de surface des panneaux solaires.
La figure 1 fournit une vue synoptique du système de base de production d'eau douce par condensation objet de notre invention.
La figure 2 fournit une vue synoptique du système alternatif muni d'un réservoir de stockage thermique.
La figure 3 fournit une vue synoptique du système alternatif muni d'une deuxième unité de production avec un deuxième effet.