Brevet FR2353036A1 — publié le 19771223

L'invention concerne un échangeur de chaleur et dlhumidité comprenant au moins deux passages d'écoulement de gaz, séparés par au moins ua paroi de cloisonnement poreuse, pour permettre l'échange de chaleur et d'humidité entre des courants gazeux de températures et de teneurs en humidité différentes. En ce qui concerne les échangeurs de chaleur, il est connu (voir par exemple le brevet suédois 337664 et le brevet français 1.014.350) d'éviter le dépôt de glace sur les surfaces d'échange de chaleur balayées par de l'air chaud et humide et refroidies par de l'air plus froid, en ajoutant un agent dégivrant à l'air humide. On peut ainsi sensiblement rehausser l'échange de chaleur, notamment si l'air plus froid a une température nettement inférieure à OOC. On sait aussi (imprimé N0 300 o6 de mise au public de demande de brevet en Suède) transmettre de la chaleur et de l'humidité entre deux courants d1air au moyen d'un disque tournant en permanence et portant une pluralité de canaux axiaux dans lesquels un écoulement d'air produit de la chaleur et de lthumidité quand ces canaux se trouvent temporairement dans un premier passage dtécoulement d'air, tandis que l'autre écoulement d'air recueille cette chaleur et cette humidité pendant qu'il passe dans ces iSmes canaux dans un second passage d'écoulement d'air, selon la rotation du di- que.Pour permettre un transfert efficace d'humidité, le disque est impre- gné avec un agent hygroscopique tel qu'un sel. Toutefois, dans cet échangeur connu de chaleur et d'humidité, le transfert de chaleur et d'humidité ne se produit pas à travers les parois des canaux du disque, mais dans les canaux eux-mSmes, les écoulements d'air passant dans les mêmes canaux pendant la rotation du disque. Du fait que les différents écoulements d'air parcourent les mêmes parois de canaux, on doit insérer, dans les passages à écoulement d'air respectifs, des filtres spéciaux pour la séparation de substances nauséabondes ou similaires. Enfin, la demande de brevet suédois 7506334 - 1 propose un échangeur de chaleur ayant des conduits fixes en matériau poreux disposés les uns à c8té des autres, pour permettre la diffusion de vapeur d'eau à travers ce matériau(tel que du carton ondulé, des matériaux textiles, des matériaux plastiques poreux ou des produits similaires) ces conduits formant un ensemble que l'on peut aisément remplacer après amas d'impuretés dans et sur les parois des conduits. Un objectif principal de la présente invention est de concevoir un appareil du genre décrit ci-dessus (correspondant à la demande de brevet suédois citée en dernier lieu) qui permette en outre un transfert de chaleur et d'humidité efficace dans la paroi de cloisonnement séparant les passa ges d'écoulements de gaz et évite le dépôt de glace et d'impuretés dans et sur cette paroi de cloisonnement. On atteint cet objectif avec un échangeur de chaleur et d'humidité dans lequel, selon l'invention, la paroi de cloisonnement poreuse est disposée sensiblement verticalement et communique à ses extrémités supérieure et inférieure respectivement avec un bain de solution saline supérieur et un bain de solution saline inférieur. On va décrire plus en détail l'invention en se référant aux dessins joints. La fig 1 est une coupe centrale d'un échangeur de chaleur et d'humidité avec des parois de cloisonnement poreuses disposées conformément à lin- vention. La fig 2 est une coupe effectuée selon la ligne II-II de la fig 1. La fig 3 est une coupe effectuée selon la ligne III-III de la fig 1. La fig 4 est une coupe, à plus grande échelle, de l'un des éléments tubulaires de l'échangeur de chaleur de la fig 1. L'échangeur de chaleur et d'humidité schématiquement représenté sur les fig 1 à 3 comporte une enveloppe 1 allongée dans le sens vertical, du genre boute, dont les parois 2 sont recouvertes extérieuresent par un matériau thermiqueleat isolant 3 tel qu'un matériau plastique cellulaire ou l'équivalent.On a pratiqué quatre ouvertures dans cette enveloppe, à savoir : une ouverture d'entrée inférieure 4 pour l'air d'évacuation chaud et huni- de venant d'un espace à ventiler, une ouverture de sortie supérieure 5 pour cet air d'évacuation, une ouverture d'entrée supérieure 6 pour l'air d'alimentation (noraalement de l'air extérieur froid et sec) et une ouverture de sortie inférieure 7 pour cet air d'alimentation. Â l'intérieur de l'en veloppe, un certain nombre (vingt) de tuyaux verticaux ou tubes 8 de feu- tre de Imi d'épaisseur sont disposés en groupe (cinq dans chaque groupe), les tuyaux de feutre formant les parois de cloisonnement poreuses de 1'é- changeur de chaleur et d'humidité.Comme on le voit sur la fig 3, chaque groupe de cinq tuyaux de feutre est disposé à l'intérieur d'un logement 9, 10, 11 et 12 respectivement dans la région comprise entre les ouvertures d'entrée 6 et de sortie 7 de l'air d'alimentation. L'espace compris entre les logements 9 à 12 est repli par un matériau thermiquement isolant 13 tandis que les espaces libres compris entre l'intérieur des logements respectifs et l'extérieur des tuyaux forment des passages 14 pour l'ait d'alimentation qui s'écoule ainsi vers le bas. Dans leurs extrémités supérieures et inférieures, les tuyaux de feutre 8, dans lesquels l'air d'évacuation s'écoule vers le haut (entraRné par un ventilateur, non représenté, installé en dehors de l'échangeur de chaleur et d'humidité), sont mis en contact avec des bains de solution saline, par exemple une solution aqueuse contenant environ 24 % de sel ordinaire.Ain si, comme cela apparat sur la fig 4, l'appareil comprend un récipient su périeur 15 disposé au sommet de l'enveloppe, et le fond 16 de ce récipient repose sur, ou est formé par, une cloison horizontale supérieure 17 de l'en veloppe. Dans la région de chaque tube 8, on a installé des douillea-tubess 18 dans la cloison 17 et le fond 16 du récipient 15 de manière à effectuer une jonction étanche entre l'extérieur de chaque douille et ce fond 16. Chaque douille-tuyau s'étend vers le haut un peu à l'intérieur du récipient 15 et se termine par un bord supérieur 19. La partie terminale supérieure 20 du tuyau 8 s'étend le long de l'intérieur de la douille-tuyau 18 et se replie sur le bord supérieur 19 de cette douille pour se diriger vers le fond 16 du récipient 15. Un tube 21, dilaté à son extrémité intérieure, entoure la douille-tuyau 18 et la partie terminale repliée 20 de tuyau, de manière à permettre à l'air d'évacuation s'écoulant dans le tuyau 8 de s'échapper par l'ouverture de sortie 5 sans provoquer d'évaporation du liquide contenu dans le récipient 15. Au bas de l'enveloppe (entre les ouvertures 4 et 7), on a disposé un récipient inférieur 22 à bain de sel, similaire au récipient supérieur; tou tefois, la portion terminale inférieure 23 du tuyau 8 est simplement vissée sur l'extérieur d'une dotille-tube 24 communiquant avec l'ouverture d'entrée 4. Pendant le fonctionnement de l'échangeur de chaleur et d'humidité, les tuyaux de feutre sont, sur toute leup longueur, mouillés de manière sensiblement uniforme par du sel ordinaire dans les pores des parois des tuyaux. Une certaine dilution se produit par suite de l'humidité de l'air d'évacua- tion qui se dépose dans le tuyau et qui, pour une partie, s'étend radialement vers l'extérieur dans les pores du tuyau en dissolvant le sel, etapour une autre partie, tombe vers le bas sous l'effet de la gravité. Toutefois, cette dilution et le rassemblement du sel ordinaire au bas du tuyau 8 sont compensés par le fait que l'extrémité supérieure 20 absorbe, par capillarité, de la solution de sel ordinaire du récipient 15 jusqu'à ce que le niveau dans ce récipient soit si bas que l'effet de capillarité devienne insuffisant. Afin de relever le niveau dans le récipient 15, une pompe est réglée pour pomper par intermittences de la solution dans le récipient inférieur 22. Si on le désire, on peut installer un trop-plein dans le récipient supérieur 15 pour décharger du liquide dans le récipient inférieur 22 si le niveau dans le récipient supérieur 15 s'approche du bord supérieur 19 de la douille-tuyau. Mais le point principal est que les éléments de parois de l'échangeur qui transfèrent la chaleur et l'humidité (tuyaux 8) soient poreux et contiennent du sel dans leurs pores pendant le fonctionnement. Ainsi, le dép8t de glace est évité sur la surface (intérieur des tubes 8) balayée par l'air d'évacuation, de sorte que l'efficacité de la transmission de chaleur de l'air d'évacuation à l'air d'alimentation est maintenue et que, de plus, comme on l'a indiqué ci-dessus, l'eau contenue dans l'air d'évacuation et condensée sur ltélésent de paroi s'infiltre dans cet élément (la paroi du tube) de manièreà enrichir l'air d'alimentation de cette humidité.De cette manière, il n'est pas nécessaire d'utiliser des hueidifi- cateurs spéciaux, ce qui réduit les frais d'installation et de fonctionnement. En outre, on économise l'énergie électrique normalement nécessitée en quantités assez importantes pour le fonctionnement d'un humidificateur. De plue, les essais ont montré de manière inattendue que les tuyaux de feutre mouillés avec du sel ne sont pratiquement pas souillés par les par tipules de poussière et de suie contenues dans les écoulements d'air dlali- mentation et d'évacuation.La différence par rapport à des tuyaux de feutre sans sel est considérable; elle est probablement due au fait que le sel donne au tuyau de feutre une surface lisse et en quelque sorte plus dure avec moins de peluches et autres aspérités. Grave à cela on obtient une durée de vie active des tuyaux très longue, et on peut utiliser l'échan- geur de chaleur et d'humidité pendant longtemps sans surveillance, entretien ou échange de pièces. il est possible qu'une addition d'eau dans les récipients 15 et 22 soit nécessaire si l'air d'alimentation est très sec pendant la saison froide, mais on peut y pourvoir automatiquement par des moyens relativement simples. On peut, en outre, considérer l'échangeur de chaleur et d'humidité de la fig 1 comme un élément modulaire pouvant 8tre joint à un nombre oonte- nable d' éléments similaires afin de former un appareil échangeur de cha- leur et d'humidité ayant la capacité voulue. Les personnes compétentes en la matière peuvent apporter diverses so- difications à l'échangeur décrit, en restant dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1 - changeur de chaleur et d'humidité comprenant au moins deux passages d'écoulement de gaz séparés par au moins une paroi de cloisonnement poreuse, pour permettre l'échange de chaleur et d'humidité entre des courants gazeux ayant des températures et des teneurs en humidité différentes, Ca- ractérisé en ce que cette paroi de cloisonnement poreuse est disposée sensiblement verticalement et comianique à ses parties supérieure et inférieure avec des bains de solution saline respectivement supérieur et inférieur, la paroi de cloisonnement ayant ainsi ses pores constamment mouillés par le sel, et le dépôt de glace et d'impuretés dans et sur la paroi de cloisonnement étant évité. 2 - Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de cloisonnement est en matériau textile ou feutre. 3 - Echangeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi de cloisonnement est sensiblement tubulaire. 4 - Echangeur selon la revendication 1, caractérisa en ce qu'use pompe est réglée pour pomper par intermittence de. la solution saline du bain de solution saline inférièur au bain supérieur afin de mouiller la paroi de cloisonnement avec cette solution. 5 - Echangeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie terminale supérieure de la paroi de cloisonnement est repliée sur le bord du récipient supérieur contenant le bain de solution saline supérieur cette partie terminale supérieure absorbants par capillarité, de la solution saline tant que la différence de niveaux entre ce bord et la surface libre du bain de solution saline supérieur est suffisamment faible. 6 - Echangeur selon la revendication t, caractérisé en ce qu'une pluralité de parois de cloisonnement tubulaires sont reliées pour l'écoulement de l'un des courants gaseux, tel que l'air d'évacuation, à l'intérieur des tubes, et pour l'écoulement d'un autre courant gazeux1 tel que l'air d1ali- mentation, le long de l'extérieur des tubes.