Brevet FR2358914A1 — publié le 19780217

La présente invention concerne un rotor pour échangeur à régénération assurant le transfert d'humidité et avantageusement aussi de chaleur entre deux courants gazeux, le rotor comprenant des feuilles minces qui sont alternativement planes et ondulées et qui forment un re- seau de conduits parallèles ev continus dans lesquels circulent les deux courants. L es feuilles ondulées portent les feuilles planes par les sommets des ondulations si bien que les conduits sont séparés latéralement.Le rotor est normalement cylindrique et les conduits sont parallèles à l'axe de rotation et débouchent par les deux faces planes du rotor. Un domaine important dJapplications de l'échangeur par régénération est celui des ventilateurs d'alimentation en air frais des locaux, l'air transmis et l'air évacué échangeant de L'humidité et de la chaleur dans le rotor 5i bien que, en hiver par exemple, les gaz évacues transmettent de la chaleur et de l'humidité a l'air aspire.En consequence, chaque courant d'air a une entrée et una sortie separees de celles de l'autre courant d'air et qui sont reliées a des zones individuelles des faces latérales par lesquelles les conduits débouchent du rotor. Les rotors du type précité ont ete réalisés jusqu'S présent avec des feuilles ou plaques~d'une matière fibreuse incombustible telle que le papier d'amiante ou une matiez très poreuse formez d'une autre manière, par exemple l'argile cuite. Les plaques ou feuilles de ce type de matière constituent des supports d'une substance hygroscopique, de préférence une solution saline, la substance la plus couramment utilisée étant le chlorure de lithium.Les feuilles poreues peuvent alors accumuler des quantités importantes de liquide, le cas échéant, sans sursaturation, car cette derniere caractéristique pourrait provoquer un entraînement d'un excès de liquide ou l'obstruction des conduits étroits. Un rotor du type décrit precedemment et ayant des feuillesou plaques très poreuses peut posséder des caracte- ristiques exceptionnelles telles gue l'incombustibilite, une très bonne capacité à transférer l'humidite et une bonne résistance mécanique. Cependant, la realisation d'un rotor possédant de telles propriétés nécessite un grand nombre d'operations si bien que le rotor est relativement coûteux et sa fabrlcation est longue.La matière formant les feuilles doit être imprégnée de plusieurs substances donnant la re- sistance mécanique nécessaire, notamment à l'état humide, et cette impregnation doit être réalisée après ondulation des feuilles et mise de celles-ci sous forme d'un rotor. En outre, les surfaces pEriphexiques du rotor doivent être tenainCes une fois que les étapes de fabrication ont été mises en oeuvre et un meulage et une rectification sont nE- cessaires a l'obtention de la planéité et de la précision indispensables. Lorsque les feuilles sont d'aluminium, le coût de fabrication peut être notablemment réduit, notamment lorsque le procédé utilisE est celui qui est dcrit dans la demande de brevet suédois n 76.05 703-3* Un tel rotor peut posse- der des propriétés dtininflammabilite et une résistance mé- canique parfaitement acceptablest mais il manque d'une propriété importante pour un échangeur d'humidité, le caractère hygroscopique. On a aussi suggéré, pour résoudre ce problème, de remplacer la feuille plane d'aluminium par un papier cellulosique imprégné de chlorure de lithium. Un tel rotor a une meilleure aptitude a transférer L'humidité mais a peine plus du tiers seulement de la surface de contact des conduits devient hygroscopique, si bien que ce rotor n'est pas une solution bien optimisée pour l'utilisation de toute l'aptitude de la matière au transfert de l'humidit6. Simultanfiment, une partie des propriétés du rotor est r6- duite, dans plusieurs domaines importants l'utilisation du papier cellulosique introduit en outre une matière com- bustible dans le rotor. La rXsistance mecanique du rotor est aussi réduite car le papier perd sa résistance lorsqu'il est humide. Le fait que le chlorure de lithium vient directement au contact de la feuille d'aluminium est aussi un inconvenient considerable. L'aluminium se corrode rapidement en présence du chlorure de lithium si bien que la durée de la feuille et du chlorure de lithium est fortement réduite. L'invention concerne un rotor ayant d'excellentes propriétés hygroscopique et réalise par mise en oeuvre @ d'une technique de fabrication analogue à celle qu'on utilise lors de la mise en oeuvre d'une feuille d'aluminium pur, et simultanement, le rotor forme peut accumuler un liquide en quantité considérablement supérieure à celle qui est accumule par un rotor forme d'une feuille d'aluminius pur, si bien que le risque de sursaturation est fortement reduit. L'invention concerne aussi la fabrication d'un rotor et la création de proprietes hygroscopiques pour celui-ci, d'une manière qui éliminé les risques de corrosion. Selon l'innvention, le rotor comprend des feuilles plisées d'aluminium et des feuilles planes d'une matière fibreuse non métallique et relativement incombustiblet avan- tageusement de fibres de verre. La feuilîe d'aluminium dont l'epaisseur est de 0,003 à 0,1 mm, reçoit un revêtement poreux qui peut être lui-meme hygroscopique mais qui peut aussi constituer un support d'une solution saline qui possède des propriétés hygroscopiques.Le revêtement poreux peut aussi être du type décrit dans la demande de brevet français deposee ce jour par la Demanderesse sous le titre "Rotor pour échabgeur de chaleur ou d'humidité et son procede de réalisation", la feuille recevant un revêtement poreux qui donne une certaine protection contre la corrosion, par traitement par de l'aluminate de sodium, éventuellement en combinaison avec d'autres substances.-La feuille peut aussi être recouverte d'une mince couche de matière plastique, par exemple de chlorure de polyvinyle ou de polyester insa ture qui peut alors être recouvert d'une couche absorbante, par exemple d'une poudre d'un gel de silice.Ce procédé donne aussi a la feuille une certaine protection contre la corrosion. Le papier de fibres de verre ne convient pas a la formation de feuilles ondulees ou plissées. La formation d'ondulations de la hauteur nécessaire dans un papier de fibres de verre, c'est- -dire-de 1 à 3 mm, nécessite l'utili- sation de fibres très fines et très coûteuses.Lorsque le papier est plus épais, les fibres sont moins chères mais le papier a des propriEtEs d'élasticité et de résilience si importantes que les ondulations ne restent pas en place lorsquwelles ont éte formées. Cependant1 ces propriétés sont avantageuses dans le cas des feuilles planes , le papier peut avoir une rigidité et une résistance a la traction considérables, en même temps qu'une porosité élevée et qu'une capacité élevée de retenue des liquides. Le papier de fibres de Jerre utilisé doit etre tres robuste même lorsqu'il est humide. Cette caractéristique peut être obtenue à l'aide de liants minéraux ou de petits quantitXs de liants organiques, Lorsque la feuille plane n'est pas exposée à une flexion Lmportante, lorsque la feuille plane est combinée a la feuille ondulée d'aluminium peur la formation des ondulations simples, ou lorsque les ondulations simples sont utilisées pour la formation du rotor nécessaireS le traitement de résistance a 'état humide peut être obtenu avant les opérations de plissage et de mise en forme. dans tous les cas, l'addition d'une solution saline hygroscopique peut être utilisée pour que le papier de fibres de verre possede des propriétés hygroscopiques.Une partie au moins de l'activité hygroscopique de la feuille d'aluminium peut êire due a son revêtement poreux, mais le contact entre les feuilles de fibres de verre qui contiennent la solution saline et la feuille plisée d'aluminium le long des sommets des plis provoque le transfert du liquide sur la feuille po- reuse, au moins au voisinage des surfaces qui sont en con- tact. Las parties de la feuille d'aluminium sont donc au contact de la solution saline. Dans de nombreux cas ot le rotor est utilisE dans un système de ventilation, il est possible que les matieres polluantes de l'air rejeté, par exemple des graisses ou des huiles, recouvrent les surfaces d'un film mince qui peut réduire plus ou moins la diffusion de l'humidité vers le revêtement hygroscopique ou à partir de celui-ci, lorsqu'il est sous forme d'une matière solide de sorption. Les pores fins et les capillaires dans lesquels l'humidité se condense se bouchent facilement et deviennent alors inactifs.D'autre part, si la substance hygroscopique est une solution saline, l'ensemble de la surface humide devient active alors que-le liquide a tendance à s'infiltrer et à traverser le film d'impureté. L'e$ficacité du rotor peut donc être accrue lors- que celui-ci est totalement imprégné de la solution hygrosco- pique. Comme indique precedemment, on peut éliminer ou réduire beaucoup le caractere corrosif de la solution saline. Des essais pousses montrent que le chlorure de lithium, le sel qu'on a le plus couramment utilisé jusqu'à présent dans les rotors hygroscopiques, attaque 1'alumindum trop rapidement pour que son utilisation soit possible. Cependant, d'autres sels sont-beaucoup moins corrosifs -is- -v-is d'une veuille d'aluminium que le chlorure de lithium et simultanément ils présentent de bonnes propriétés hygroscopique dans la plage d'humidités relatives convenant à l'échange simultané d'humidité et de température dans les systèmes de ventilation, c'est-àdire au-deld de 10 à 20 % d'humidité relative. On obvient des résultats particulièrement favorables avec le nitrate de lithium, et le bromure de lithium et le chlorure de sodium se sont aussi révélés moins corrosifs que le chlorure de lithium. La protection contre la corrosion donnée par application du revetement poreux comme indique précédemment, contribue aussi naturellement à l'augmentation de la durée de la feuille. Un rotor réalisé comme décrit précédemment a la totalité de sa surface active lorsque l'humidité-est transférez et ce facteur est trds important pour un fonction- nement efficace du rotor. Dans les ciimats tropicaux, le transfert d'humidité pent constituer llesentiel du transfere d'énergie effectue par le rotor. Il-est essentiel à un fonctionnement économique que la totalité de la surface soit utilisée en réalité. Lors de l'échange de chaleur dans les saisons froides, plus la surface active hygroscopiquement est érée et plus la température de condensation dans le rotor est faible. Cependant, on ne peut pas éviter ltexposition de parties du rotor à une humidité relative elevee si bien que la solution saline hygroscopique se dilue et le liquide du rotor se concentre. Une concentration du liquide a la suite de la condensation peut aussi être prévue dans certaines conditions de fonctionnement. C'est dans ces conditions que la présence de la feuille de fibres de verre est importante. Cette feuille constitue un réservoir ou un tampon qui peut absorber L'excès de liquide de la feuille d'aluminium, formé étant donnE la capacité limitée de cette feuille a accumuler le liquìde, par rapport a la capacité de la feuille de fibres de verre. D'autrepart, la feuille de fibres de verre peut émettre une solution saline qui passe dans le revdtement poreux de la feuille d'aluuninium lorsque 1'humidité relative diminue, et le liquide se concentre,si bien que la couche poreuse conserve sa capacité hygroscopique. En conséquence, la feuille de fibres de verre constitue un réservoir de liquide hygroscopique, empêchant la sursaturation et contribuant au maintien d'une capacité hygroscopique efficace dans le revêtement poreux relativement mince de la feuille relativement mince. REVENDICATIONS 1. Rotor destiné à un échangeur par régéneration, assurant le transfert d'humidité et de préférence aussi de chaleur entre deux courants gazeux, le rotor comprenant de minces feuilles alternativement planes et ondulées et formant un réseau de conduits parallèles et continus destinés au passage des deux courants de fluides ledit rotor étant caractérisé en ce que les feuilles planes sont formées de fibres non métalliques et relativement incombustibles, avan- tageusement de fibres de verre, formant un support d'une solution saline hygroscopique, et les feuilles ondulées sont formées par une feuille d'aluminium qui a un revêtement superficiel qui possède des propriétés hygroscopiques, soit par lui-mêmer soit par addition de substances absqrbant l'humidité. 2 Rotor selon la revendication 1, caractérise en ce que le revêtement superficiel forme une couche séparée sur la feuille d'aluminium. 3. Rotor selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le revêtement superficiel est totalement ou en partie le produit d'une réaction de la feuille d'aluminium et d'une ou plusieurs substances ajoutées sur celle-ci, afin qu'elle possède une surface de structure poreuse. 4. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le revêtement de surface est d'un type qui protège la feuille d'aluminium contre la corrosion par la solution saline. 5. Rotor selon l'une quelconque des revendications precedentes, caractérisé en ce que la feuille d'aluminium est traitée afin qu'elle possède une bonne résistance à l'état humide, avant son ondulation et avant montage du rotor. 6. Rotor selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisE en ce que la substance hygroscopique ajoutée au revêtement superficiel est une solution saline beaucoup moins corrosive que le chlorure de lithium vis-a- vis de la feuille d'aluminium, ce sel étant avantageusement le nitrate de lithium.