Brevet FR2453380A1 — publié le 19801031

- La présente invention concerne l'élévation d'un fluide à basse ou moyen ne température introduit dans le procédé sous la forme de chaleur latente dans un courant de gaz, qui lui est à une température voisine du fluide à basse ou moyenne température .Ce courant de gaz étant maintenant proche de la saturation est relevé à une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide liqui de par addition de chaleur sensible permettant dans ces conditions l'extraction de la chaleur de condensation de ce courant de gaz par un échangeur de chaleur produisant un fluide à moyenne ou à haute température - Dans les dispositifs connus de ce genre, soit la pompe à chaleur à compression ou à absorption puisant son énergie basse température( source froide) dans un fluide gazeux ou liquide pour être relevé à moyenne température(source chaude ) moyennant une dépense énergétique au niveau du compresseur ou du bouilleur . Ces systèmes ont un mauvais rendement à partir de l'instant ou la différence de température en la source froide et chaude est importante , et sont couteux à ltentretien . . De plus ils ne permettent pas de relever un fluide d'une température moyenne à une haute température En conclusion , ces systèmes ne sont exploitables que dans des installa tions neuves concues en fonction de leurs caractéristiques - Le dispositif suivant l'invention , permet d'éviter ces inconvénients. Dans celui-ci , il est en effet possible de relever la température d'un fluide à basse ou moyenne température introduit dans un courant de gaz sous la forme de chaleur latente , qui lui est de température voisine du fluide à basse ou moyenne température - Le courant de gaz étant maintenant proche de la saturation est relevé à une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide liqui de par addition de chaleur sensible . Maintenant nous allons extraire la chaleur de condensation de ce courant de gaz par un échangeur de chaleur produisant un fluide à moyenne ou à haute température . Aprés cette extraction nous nous retrouvons donc avec un courant de gaz avec peu de chaleur latente, mais qui a conservé une forte proportion de sa chaleur sensible , qui sert à réchauffer le courant de gaz aprés l'introduction de la chaleur sensible dans le circuit et à la préparation du courant de gaz avant l'introduction de chaleur latente. Enfin pour qu'il y ai échange de température, nous retirons du procédé une quantité de chaleur à basse température du même ordre de quantité à celle intro duite sous forme de chaleur sensible à une température supérieure au point d'ébu llition du fluide liquide-. - Le dispositif suivant l'invention comporte a) Planche I/4 . Le fluide à basse ou moyenne température 1 est introduit dans le procédé par un échangeur de chaleur 10 , de là ce fluide réchauffé est introduit dans le courant de gaz sous forme de chaleur latente par 1 'intermédiaire d'un humidificateur 8 permettant d'humidifier le courant de gaz jusqu'à un taux proche de la saturation - Cet humidificateur à pulvérisation est alimenté avec un fluide liquide recyclé , ou avec un fluide liquide non recyclé - Ce courant de gaz sortant de 8 est réchauffé par l'échangeur de chaleur 6 , cet échangeur ou récupérateur de chaleur est statique à plaques de verre, ou de cuivre , ou d'alu minium ou d'inox ou statique type évaporation - condensation " heat pipe ou dynamique échangeursde chaleur rotatifs ou dynamique échangeurs de chaleur indirects fluide liquide/fluide ga zeux Le courant de gaz sortant de 6 est à nouveau humidifier sur le m & e principe que 8 sous forme de chaleur latente par 1 'humidificateur 7 .Cette chaleur latente est produite à partir des condensats venant de la condensation - des échangeurs de chaleur 3 et 4, qui sont réchauffés au démarrage de l'installation par l'échangeur réservoir il. Le courant de gaz sortant de 7 est réchauffé par de la chaleur sensible à une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide liquide par l'échangeur de chaleur 2 De là, le courant de gaz passe sur l'échangeur de chaleur 3 ou il est extrait la chaleur de condensation soit une forte proportion de chaleur latente et trés peu de chaleur sensible .Les con densats produits sont recyclés sur l'échangeur réservoir 11 et sur le circuit de l'humidificateur 8 .Puis le courant de gaz , céde une partie de sa chaleur à l'échangeur de chaleur 6 et à l'échangeur de chaleur 5 ( qui dans certains cas n'est pas nécessaire )qui a la mdme description que le 6 . Enfin le courant de gaz passe à travers l'échangeur de chaleur 4 où il est refroidit afin de favori ser les échanges de chaleur de 6 et 5 du courant de gaz saturé à température décroissante et non saturé à température croissante. L'ensemble est mis en fonctionnement par le ventilateur 9 , qui peut entre à débit variable afin n d'avoir une régulation sur la production d'énergie lorsque celle - ci est requise D'autre part dans tous les cas l'énergie extraite de l'échangeur de chaleur 4 est recyclée pour préchauffer le fluide à basse ou moyenne température 1 par pompe à chaleur à compression où à absorption qui dans ce cas prend et rejette son énergie dans le système de pompe à thermocondensation Enfin , lorsque le fluide est introduit en 1 à basse température , et afin d'améliorer le rendement du système ,il est ajouté en 11 au démarrage de la pompe à thermocondensation une quantité de fluide qui est chauffé à une tempé rature supérieure au fluide introduit en 1 qui passe ensuite par lthumidifica teur 7 pour y céder sa chaleur latente , afin de relever le degré hygrométrique du courant de gaz proche de la saturation ,les condensats produits par 3 et 4 sont recyclés sur 11 , 7 et 8 .Avant passage sur 7 le courant de gaz pourra être pré chauffé b) Planche 11/4 tême description que pour la planche 1/4 exception faite que le Procédé permet d'introduire dans le système plusieurs fluides à basse et moyenne température et que les condensats provenant de 4 et 5 sont recyclés sur les humidificateurs 8 et 9 où plus si besoin est c) Planche III /4 ême description que pour la planche I/4 exception faite:: 1) Procédé couplé à une machine à absorption pour la production d'eau glacée , caractérisé par le fait que l'énergie est produite une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide par une chaudière 12 à gaz , ou à fuel , ou électrique et que le fluide est préchauffée dans un réservoir échan geur 13 , elle - meme préchauffée par capteurs solaires 14 lorsque le lieu géographique permet de recourir à l'énergie solaire . Le fluide à moyenne ou à haute temperature produit par l'échangeur de chaleur 3 sert à alimenter en totalité le bouilleur 15 de la machine à absorption ,le complément de fluide 19 sert aux besoins suivants : chauffage , production eau chaude sanitaire , procé dés ayant besoin de fluide à moyenne ou à haute température .Le fluide à basse ou moyenne température 1 servant - à produire la chaleur latente introduite par lthumidificateur 8 est produite en totalité par l'absorbeur 17 et le condenseur 16 de la machine à absorption L'évaporateur 18 sert à la production de l'eau placée 20 pour les besoins de refri-ération et-au fonctionnement de l'échangeur de chaleur 4 2) Procédez couplé à une machine à absorption pour refroidir l'échan geur 4 à partir de l'évaporateur 18 - seulement le fluide å moyenne ou à haute température 3 sert à alimenter avec un faible débit le bouilleur 15 - la chaleur récupérée à l'absorbeur 17 et au condenseur 1o sont réintroduite dans le procédé en 1 d) Planche Iv/4 tême description que pour la planche 1/4 exception faite que l'énergie produite à une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide par une chaudière 12 et/ou à partir de l'énergie récupérée sur les gaz brulés de combustion ainsi que sur le refroidissement du moteur thermique 13. Cette énergie sert également au préchauffage du fluide servant à la production de chaleur latente à partir de l'humidificateur 8 par l'intermédiaire de l'échan geur de chaleur 16 - De plus cette récupération d'énergie sur 13 sert à préchauf fer le fluide basse ou moyenne température 1, avant d'astre refroidie par l'éva porateur 15 et amplifiée par le travail mécanique du comprasseur frigorifique 14 et recédée par le condenseur 10 à l'humidificateur 8 - De plus cette pompe à chaleur est conçue avec deux évaporateurs permettant ainsi le fonctionnement de ltéchanCeur 4 et de recycler la chaleur sur le condenseur 10 Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé pour élever la température d'un fluide à basse et moyenne température , à partir d'extraction d 'êrergie géothermique , solaire , sur l'air extérieur , sur l'air rejeté des sur , sur l'eau d'un fleuve , d'un lac ou d'un puits, sur rejets d'eau et d'air au niveau des industries , sur centrales nucléaires et thermiques - afin de produire un fluide à moyenne ou haute température pour les besoins de chauffage, climatisation , et procédés industriels EE'fENDICATION8. 1) Procédé permettant d'introduire un fluide basse ou moyenne température sous forme de chaleur latente dans un courent de gaz qui lui est à une température voisine du fluide à basse ou moyenne température . Ce cou rant de gaz étant maintenant proche de la saturation est relevé à une température supérieure au point d'ébullition du fluide par addition de chaleur sensible, permettant dans ces conditions l'extraction de la chaleur de condensation de ce courant de gaz par un échangeur de chaleur produisant un fluide à moyenne ou à haute température 2) Dispositif pour la mise en ouvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que la chaleur latente. est introduite dans le courant de gaz par un humidificateur permettant l'humidification du courant de Paz,jusqutà un taux proche de la saturation et que cet humi dificateur à pulvérisation est alimenté avec un fluide liquide recyclé ou avec un fluide non recyclé 3) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait qu'il y a un ou deux échangeurs de chaleur 6 ou 6 et 5 de la planche I/4 , qui est ou sont:statiques à plaques de verre, ou de cuivre , ou d'aluminium, ou d'inox . ou statiques type évaporation - condensation " heat pipe " ou dynamiques échangeurs de chaleur rotatifs ou dynamique échangeurs de chaleur indirects fluide liquide/fluide gazeux 4) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que le courant de gaz passe à travers l'écran geur de chaleur 4 de la planche 1/4 ou il est refroidit afin de favori ser les échanges de chaleur de 6 et 5 du courant de gaz saturé à tempéra ture décroissante et non saturé à température croissante 5) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait due le ventilateur 9 de la planche I/4 est à débit variable afin de réguler la production énergétique lorsque celle ci est requise 6) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que les condensats produits par les échangeurs de chaleur 3 et 4 de la planche I/4 sont Eéintroduits dans le système par les humidificateurs 7 et 8 7) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que sur la planche II/4 il est introduit dans le système plusieurs fluides à basse et moyenne température 1,2, etc. et que les condensats provenant de 4 et 5 sont recyclés sur les humidifi cateurs 8) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que sur la planche III/4 le fluide à moyenne ou à haute température produit par l'échangeur de chaleur 3 sert à alimen ter en totalité le bouilleur 15 de la machine à absorption et que la chaleur produite par l'absorbeur 15 et le condenseur 16 est recyclée dans sa totalité sous forme de fluide basse ou moyenne température en 1, de plus l'échangeur de chaleur 4 est alimenté en eau glacée par l'évapo rateur 18 de la machine à absorption. 9) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que sur la planche I/4 , l'énergie extraite de l'échangeur de chaleur 4 est recyclée pour préchauffer le fluide à basse ou moyenne température en 1 par pompe à chaleur à compression ou à absor ption qui prend et rejète sa chaleur dans le système de pompe à thermocondensation. 10) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que sur la planche Il/4, l'échangeur de tempéra ture 2 est alimenté en énergie produite à une température supérieure au point d'ébullition d'un fluide par la récupération de chaleur sur les gaz brulés de combustion ainsi que sur le refroidissement du moteur thermique 13 11) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendication 1 caractérisé par le fait que sur la planche 1/4 , le fluide est introduit en 1 à basse température , il est ajouté en Il au démarrage de la pompe à thernocondensation une quantité de fluide qui est chauffé à une tenpé rature supérieure au fluide introduit en 1 qui passe ensuite par l'humi dificateur 7 pour y céder sa chaleur latente, afin de relever le degré hygrométrique du courant de gaz proche de la saturation. De plus les condensats produits par 3 et 4 sont recyclés sur 11 , 7 , et 8 . De plus si besoin est le courant de gaz sera préchauffé avant passage sur 7