Brevet FR2498588A1 — publié le 19820730

La présente invention a pour objet un distillateur solaire autonome et à haut rendement en vue de produire de l'eau douce B partir d'eau salée. Elle est baste sur un cycle thermique d'air humide dans un circuit fermé à la pression atmosphérique. Elle tire parti des phénomènes physiques suivants : - Echauffement de l'air sur un plan incliné faoe au soleil par effet de serre ou thermo-convection. suite à une conversion hélio-thermique, - Circulation de l'air par thermosiphon entre un volume chaud dans lequel il s' élève et un volume froid où il desoend a fur et à mesure qu'il se condense. - Evaporation intense à la surface d'une étendue d'eau salée par léchage avec un air très chaud dans une enceinte surchauffée de faible volume. - Condensation de la vapeur d'eau contenue dans un air humide saturée au contact d'une surface plus froide. - Ventilation de la surface externe d'un condenseur par un courant de l'air ambiant grâce à un effet de cheminée. - Rayonnement calorifique de la surface externe d'un condenseur fabriqué avec un matériau sélectivement froid. - U tilisation de la masse d'eau douce récupérée par gravité après condensation dans un réservoir pour le stockage de la fraîcheur de la nuit et comme Basse dw inertie pour le réchauffement diurne du condenseur. - Emploi de matériaux ayant une bonne conductibilité afin de transférer les calories de l'air ambiant à l'air contenu intérieurement ainsi que des propriétés optiques différentes à l'intérieur et à l'extérieur du domaine de longueur d'onde du spectre solaire. Le produit final obtenu est un distillateur solaire autonome puisqu'il n'a besoin pour fonctionner que de l'énergie fournie par le rayonnement du soleil. Fabriqué avec des matériaux capables de résister très longtemps aux corrosions, ce distillateur solaire pourra donc fonctionner pendant de noznbreses années. h long terme, le prir de revient du mètre cube d'eau douce produite devrait donc Entre minime. Présenté sous la forme d'un module compact, et installé en plus ou moins grande quantité;ce distillateur solaire pourra permettre d'obtenir quotidiennement et indéfiniment autant d'eau douoe qu'on le désirera b partir du moment où l'on die- pose k volonté d'eau salée ou saumâtre et que l'ensoleillesent est bon. L'avitaillement en eau salée, la vidange de la saumure, la récupération de l'eau douce.son taitement éventuel et sa distribution selon les besoins à satisfaire, le rinçage et le nettoyage sont considérées comme des opérations annexes b la descrip tion de la prdsente irmention, Le schéma en coupe de la figure I montre les élèments qui composent ce dis tillateur solaire et donne une idSe de son principe de fonctionnement Un réchauffeur A incliné selon la latitude du lieu et orienté face au soleil absorbe au mieux l'énergie des photons du rayonnement solaire et la transfert aux molécules de l'air qu'il contient de façon à en élever la température, Des produits très performants, type capteur solaire à air, ont été mie récomment au point. L'air pénètre par la partie inférieure du réchauffeur, il se trouve alors à la température T1, saturé en humidité puisqu'il sort du condenseur ce qui si gnifie qu'il contient x1 grammes de vapeur d'eau au mètre oube. Après avoir traversé le réchauffeur, l'air en sort à une température T2 bien supérieure à T1.Son degré hygrométrique a donc fortement diminué. Cet air chaud et relativement sec pénètre alors dans l'évaporateur B où se trouve l'eau salée. Il s'agit d'une enceinte exposée au rayonnement du soleil, dont le volume confiné doit permettre à l'air d'atteindre ou d'approcher assez rapidemment de son point de saturation grâce à une évaporation qui se produit à la surface de l'eau salée dont la température T4 s'élève progressivement au cours de la journée. Vu les températures T2 et T4 auxquelles un @@ trouve à l'intérieur de l' évaporateur, on évitera de recourir à un effet de serre grâce à un couvercle transparent comme cela est habituellement le cas dans la plupart des distill@- teurs solaires. Tout au long de la journée, étant donné que l'intensité de l'ensoleillement varie, les paramètres T1, T2, T4 évoluent sans cesse l'un par rapport aux autres; on désignera par T3 la température à la sorti@ de l'évaporateur et par x@ le poids en grammes de vapeur d'eau qu'il contient au mètre @ube, Des échanges de chaleur complexes ayant lieu dans l'évaporateur, selon l'heure de la journée, on pourra avoir T3 inférieure, égale ou supérisure à T2. Les diagrammes de Carrier dessinés sur la planche 2, montrant comment les cycles thermiques de l'air humide qui circule à l'intérieur du distillateur peuvent voluer au cours de la Journde. Après l'évaporateur, l'air arrive dans le condenseur C.De par sa conception, vu qu'il est bien ventilé par un air ambiant à la température de T5 dogrée, étant donné qu'il se trouve à l'ombre, ce condenseur sera à une température nettement plus basse que T3,ce qui fait que l'air va se condenser en même temps qu'il se refroidit.L'eau douoe ainsi produite est récupérée par gravité dans un réservoir D qui compose la partie inférieur du condenseur. L'air à la sortie du condenseur aspire sera à la température T1 et saturé de vapeur d'eau, il est alors par le réchauffeur et l'on se retrouve au début d'un nouveau cycle thermique. La quantité d'eau doues produite au cours d'un cycle est égale à 5 moins x1 grammes d'eau au mètre cube. Ce rendement sera donc d'autant plus important que T3 sera élevée et que T1 sera basse. prévoit Pour améliorer ce rendement, la présente invention la forçée du condenseur par l'air ambiant grâce à un effet de cheminée qui sipire l'air fiais du ootd situé à l'ombre du distillateur puis le fait ressortir par le haut lare- qu'il s'est réchauffé é par convection au contact du condenseur qui rayonne les calories dégagées par la oondenaation de la vapeur d'eau contenue dans l'air qui ule à l'intérieur. L'effet de cheminée est créé par la forme du conduit B. Pour améliorer égalemment le rendement, la présente invention considère que le réservoir dans lequel est récupéré l'eau douce va servir de volant thermique de par la masse calorifique de l'eau qu'il contient;c'est b dire que le froid qui y sera stocké pendant la nuit évitera su condenseur de se réchauffer trop vite le jour. Ce distillateur solaire autonome, objet de la présente invention diffère dans son principe de fonctionnement des système sotuellement connus et qui sont basés sur un effet de serre au niveau de l'évaporateur. L'idée consistant à réchauffer l'air dans un ospteur solaire permet de orr un cycle thermique et de provoquer le phénomène d'évaporation dans des conditions de températures et de tansions de vapeur d'eau optimales. Sur les diagrammes de Carrer de la planche 2,les segments AB correspondent au réchauffeur; les sagments BC à l'évaporateur; les segments CA au condenseur. En abscisse on a la température de l'air humide qui circule en circuit fermé, à la pression $atmosphérique à l'intérieur du distillateur. En ordonnée on a le poids en grammes x de vapeur d'eau contenue par mètre cube d'air humide.La oourbe S le lieu des points de saturation de l'air en vapeur d'eau. Tout distillateur solaire construit selon les prescriptions de la présente invention,avec les matériaux appropriés,représente un produit Industriel capable de produire indéffiniment de l'eau douce b partir d'eau salée en n'ayant recours que l'énergie solaire. Il reconstitue dans un volume réduit,le cycle atmosphérique et permet donc touts proportion gardée d'obtenir en permanence une pluie artificiel le. REVENDICATIONS 1 - Distillateur solaire autonome, basé sur un cycle thermique d'air humide circulant par thermosiphon en circuit fermé à la pression atmosphérique; capable de produire de l'eau douce k partir d'eau salée. 2 - Distillateur solaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air y est réchauffé intérieurement dans un cepteur solaire par conversion photo-thermique. 3 - Distillateur solaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air y est humidifié intérieurement dans un évaporateur contenant de l'eau salée sans avoir recours à un effet de Serre. 4 - Distillateur solaire selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air s'y condense intérieurement sur las parois d'un condenseur situé à l'ombre de l'évaporateur, fabriqué avec un matérieu sélectivement froid, 5 - Condenseur selon la revendication 4, caractérisé par le fait que sa forme permet de récupérer la vapeur d'eau condensée par gravité, dans un réservoir qui en fait partie intégrante et dont la masse d'eau douce qu'il contient sert de volant thermique d'inertie en atockant les frigories da froidissement nocturne. 6 - Dispositif de ventilation forçée du condenseur faisant l'objet de la revendication 4, caractérisé en ce que l'air subiant est aspiré de has en haut grâce à un effet de cheminée et par le fait que les calories dissipées par le condenseur sont ainsi en partie récupérées pour servir au réchsuffement de l'eau salée contenue dans l'évaporateur.