Brevet FR2505861A1 — publié le 19821119

L'invention concerne des perfectionnements dans la composition absorbante destinés à être utilisés dans les conditionnements d'air ou les appareils à eau chaude du type à absorption. Lorsqu'on utilise de l'eau comme milieu transpor- teur de chaleur, on emploie généralement comme absorbant du bromure de lithium, utilisant ainsi la solution aqueuse de bro- mure de lithium comme véritable absorbant, et il est difficile dans un tel système d'utiliser cette solution dans une concen- tration supérieure à 62 % en poids La raison de cette restric- tion réside en ce que la solution aqueuse de bromure de lithium à 62 % a une température de cristallisation d'environ 20 'C et ainsi une solution de concentration plus élevée peut causer des perturbations par suite de dépôts apparaissant même en cours de fonctionnement, sans parler des périodes de repos du système. En conséquence, la mise en oeuvre habituelle est généralement basée sur l'utilisation d'une solution aqueuse de bromure de lithium à environ 62 % en poids On considère alors dans le conditionnement d'air destiné à refroidir les chambres d'un immeuble, en utilisant l'eau comme agent de transfert de la chaleur dans l'évaporateur à la température de 5-70 C, et une pression de vapeur d'environ 6 mm de Hg, l'eau dans la chambre d'absorption devrait être sous la même pression d'environ 6 mm de Hg, et donc la température devrait y 9 tre maintenue à envi- ron 40 C Afin de maintenir la température de la solution dans la chambre d'absorption à un niveau aussi bas que 400 C, il est difficile d'utiliser un système refroidi par air pour éliminer la chaleur dégagée dans la chambre d'absorption, quand la solu- tion absorbe ici de l'eau; on est donc amené à utiliser un système refroidi par l'eau, ce qui a comme inconvénient de né- cessiter une tour de refroidissement à circulation d'eau, et donc une maintenance supplémentaire. Il est généralement admis que si l'effet de re- froidissement est limité de façon à maintenir en-dessous l'abaissement de la température à environ 451 C (dans la chambre d'absorption, il est alors possible d'utiliser un système refroidi à l'air et il est alors également possible de mettre en oeuvre le système pour le chauffage des locaux, suivant le principe de la pompe à chaleur, en utilisant l'air atmosphérique comme source de chaleur, ce qui n'était pas possible avec une 2 2505861 température descendant jusqu'à 40 C dans la chambre Mais une absorption à une température aussi élevée nécessite en conséquence une capacité d'absorption élevée, il faut donc enrichir la con- centration de la solution absorbante à environ 65 % en poids, quand on utilise une solution de bromure de lithium Cependant, plus on élève la concentration de la solution absorbante, plus la température de cristallisation dont on a parlé ci-dessus s'élève Dans le cas précis d'une solution aqueuse de bromure de lithium de 65 % en poids, la température de cristallisation a 5 nte à 400 C environ, ce qui en exclut l'utilisation pratique. Il apparatt donc que si l'on dispose d'un absor- bant approprié ayant une température de cristallisation suffi- samment faible, inférieure d'environ 200 C à celle de la solution de bromure de lithium, tout en ayant une capacité d'absorption comparable à celle de cette solution, alors le refroidissement par air de la chambre d'absorption devient possible lorsque le système est utilisé pour le conditionnement d'air, pour refroidir des locaux, et il peut être aussi utilisé pour chauffer les locaux suivant le principe de la pompe à chaleur Même si l'on ne peut abaisser la température de cristallisation de 'C, un abaissement moindre comme par exemple de 10 'C par rap- port à la solution de bromure de lithium peut être encore avan- tageux, car il permettra de réaliser la chambre d'absorption classique refroidie à l'eau, sous la forme d'une unité nettement plus petite. L'invention a pour objectif de proposer des absor- bants perfectionnés, qui permettent, dans le cas de condition- nement d'air ou fourniture d'eau chaude du type à absorption, de réduire les dimensions de la chambre d'absorption refroidie à l'eau ou même de réaliser cette unité avec un refroidissement à air, et aussi d'utiliser le système selon le principe de la pompe à chaleur De nombreuses expériences ont permis de réali- ser cet objectif. Lorsque l'absorbant utilisé est du bromure de lithium, comme mentionné plus haut, on sait que la situation ne se degrade pas de façon appréciable si l'on ajoute des quantités même substantielles d'une ou plusieurs autres matières minérales très hygroscopiques ou déliquescentes, mais il est généralement admis qu'alors la température de cristallisation de la solution absorbante augmente Toutefois, les expériences pratiquées dans 3 2505861 le cadre de l'invention ont montré en utilisant des absorbants préparés à partir de substances minérales très hygroscopiques ou déliquescentes et de brox 1 ure de lithium comme matériau de base, qu'un nombre limité seulement de substances minérales permet un abaissement exceptionnel de la température de cristal- lisation d'une-telle solution absorbante Ces substances spéci- fiques sont le chlorure de zinc, le bromure de zinc et les mé- langes de ces deux produits. En conséquence, la composition absorbante selon l'invention se caractérise en ce que la matière de base est le bromure de lithium et qu'on ajoute soit du chlorure de zinc, soit du bromure de zinc, soit un mélange de ces deux produits. Comme cette addition entraîne l'abaissement de la température de cristallisation de la solution absorbante, il devient pos- sible d'utiliser la solution absorbante à une concentration plus élevée, ce qui permet de réaliser la chambre d'absorption refroidie à l'eau sous une forme plus petite, compte tenu de la capacité d'absorption accrue. En particulier, lorsque l'additif utilisé est le chlorure de zinc, dans une proportion de 40 à 210 % en poids par rapport au bromure de lithium, il est possible d'abaisser la température de cristallisation de la solution absorbante d'environ 20 'C par rapport à celle de la solution de bromure de lithium, ce qui rend finalement possible l'utilisation d'une chambre d'absorption refroidie par air, et le fonctionnement du système selon le principe de la pompe à chaleur. De plus, en considérant que le chlorure de zinc, le bromure de zinc et leurs mélanges sont les additifs les plus recommandés pour l'objectif recherché, les inventeurs ont tenté un grand nombre de substances pour remplacer le bromure de lithium, et ils ont découvert que le chlorure de lithium peut être aussi bien utilisé comme absorbant de base et conduit, avec les additifs mentionnés, à des solutions absorbantes ayant une température de cristallisation abaissée. Conformément à cette découverte, la seconde com- position absorbante selon l'invention est caractérisée en ce que la matière de base est le chlorure de lithium et qu'elle est mélangée avec un additif qui est soit le chlorure de zinc, soit le bromure de zinc, soit le mélange de ces deux produits Comme un tel mélange entra ne l'abaissement de la température de cris- 4 2505861 tallisation de la solution absorbante, il est possible ici aussi, comme dans le cas du bromure de lithium, de réduire les dimensions de l'unité absorbante refroidie à l'eau. En particulier, lorsque l'additif utilisé est le chlorure de zinc, dans une proportion de 110-200 % en poids par rapport au chlorure de lithium, ou lorsque l'additif utilisé est le bromure de zinc, en proportion de 210380 % en poids, il est possible d'abaisser la température de cristallisation de la solution absorbante d'environ 20 'C par rapport à celle de la solution de bromure de lithium, de sorte qu'il est possible d'utiliser une chambre d'absorption refroidie par air, et de faire fonctionner le système selon le principe de la pompe à chaleur. L'invention sera mieux comprise à l'aide des des- sins annexés, dans lesquelsles figures représentent: la figure 1 montre la température de cristalli- sation en fonction de la quantité d'additif mélangée au bromure de lithium (Li Br) la figure 2 montre les variations de l'équilibre pression de vapeur/température en fonction de la concentration de l'absorbant constitué par du chlorure de zinc (Zn C 12) et du bromure de lithium (Li Br): la figure 3 est identique à la figure 1, mais avec du chlorure de lithium (Li Cl) comme absorbant de base. La figure 1 montre comment la température de cris- tallisation varie en fonction de la proportion respective des trois types d'additifs mélangés au bromure de lithium (Li Br), soit le chlorure de zinc seul (Zn C 12) soit le bromure de zinc seul (Zn Br 2) soit un mélange de poids égaux de Zn C 12 et de Zn Br 2), en utilisant toujours une solution aqueuse à 75 % en poids d'absorbant constitué par le bromure de lithium et l'addi- tif respectif En abscisse, on a représenté le rapport (% en poids) de l'additif au bromure de lithium, tandis qu'une ligne horizontale représentée par le zéro en ordonnées, représente la température de cristallisation de référence de la solution aqueuse de Li Br ayant la même capacité d'absorption que la solu- tion absorbante contenant l'additif respectif, et les chiffres portés en ordonnées montrent l'abaissement de température (en O C) de cristallisation de la solution absorbante mélangée d'additif par rapport à la température de référence. Les résultats montrent l'abaissement considérable de la température de cristallisation réalisée par le mélange d'additif En particulier, lorsqu'on ajoute du chlorure de zinc seul dans une proportion de 40-210 % en poids par rapport au bromure de lithium, et lorsqu'on ajoute un mélange de chlorure de zinc et de bromure de zinc dans une proportion de 80-120 % en poids par rapport au bromure de lithium, il en résulte un abaissement de la température de cristallisation de plus de 20 'C, ce qui permet de réaliser la chambre d'absorption sous une forme refroidie par air, et de faire fonctionner le système selon le principe de la pompe à chaleur Lorsqu'on additionne du bromure de zinc seul, on ne constate pas un abaissement aussi remarqua- ble de la température de cristallisation, qu'un abaissement de plus de 20 'C, néanmoins il se produit encore un abaissement de température suffisant pour permettre de réduire les dimensions de l'unité d'absorption refroidie à l'eau Un important avantage apporté par cet exemple consiste en ce que l'attaque des métaux par corrosion est plus faible qu'en cas d'addition de chlorure de zinc Par ailleurs, les résultats montrent également que lorsque du chlorure de zinc ou du bromure de zinc sont utilisés seuls comme additif, on réalise un abaissement maximum de la température de cristallisation lorsque cet additif est mélangé en proportion pondérale égale au bromure de lithium. La figure 2 représente les variations du diagramme d'équilibre pression de vapeur/température en fonction de la concentration de l'absorbant obtenu par le mélange de poids égaux de chlorure de zinc (Zn C 12) et de bromure de lithium (Li Br). Les droites continues représentent la solution aqueuse absor- bante en diverses concentrations (en % en poids) La droite en. pointillé représente le cas de la solution aqueuse à 62 % en poids de bromure de lithium (Li Br) seule, montrant essentielle- ment les mêmes caractéristiques que les autres droites Les chiffres en ordonnées représentent la pression de vapeur d'équi- libre (mm Hg), et les chiffres en abscisses représentent la température ( O C). Se référant à la droite horizontale en pointillé de la figure 2, correspondant à une pression de vapeur de 6 mm de Hg, qui est supposée être la pression régnant dans la chambre d'absorption, il apparaît que dans le cas de la solution aqueuse classique de bromure de lithium à 62 % en poids, la température 6 2505861 dans cette chambre d'absorption devrait être de 400 C, mais dans le cas d'une solution aqueuse à 78 % en poids du mélange absorbant bromure de lithium-chlorure de zinc, la température de la chambre peut monter jusqu'à 550 C, puisque cette solution peut être uti- lisée en toute sécurité, aucune cristallisation ne pouvant se produire même à cette température élevée. La figure 3 représente les variations de la tempé- rature de cristallisation en fonction respectivement du rapport de mélange des trois types d'additifs avec le chlorure de li- thium (Li Cl), les additifs étant à nouveau le chlorure de zinc (Zn C 12) seul, le bromure de zinc (Zn Br 2) seul, et un mélange de parties égales de chlorure de zinc (Zn Cl 2) et de bromure de zinc (Zn Br 2), en utilisant toujours une solution aqueuse à % en poids d'absorbant constitué par du chlorure de lithium (Li Cl) et un des additifs. Les chiffres en abscisses représentent les propor- tions de mélange (% en poids) de l'additif avec le chlorure de lithium, tandis qu'une droite horizontale en pointillé, passant par le zéro en ordonnées, représente la température de cristal- lisation de référence de la solution aqueuse de bromure de lithium (Li Br) ayant la même capacité d'absorption que la solu- tion absorbante comportant un additif, et les chiffres en or- données correspondent à la différence de température ( O C) de cristallisation de la solution d'absorbant avec additif par rapport à la température de référence. Les résultats montrent qu'un abaissement considé- rable de la température de cristallisation peut être réalisé par l'emploi de ces additifs En particulier, lorsqu'on ajoute du chlorure de zinc seul dans une proportion de 110-200 % en poids par rapport au chlorure de lithium, lorsqu'on ajoute du bromure de zinc seul dans une proportion de 210-380 % en poids par rapport au chlorure de lithium, et lorsqu'on ajoute un mélange de chlorure de zinc et de bromure de zinc dans une pro- portion de 200-330 % en poids par rapport au chlorure de lithium, il en résulte un abaissement spectaculaire de la température de cristallisation de plus de 200 C, permettant ainsi de réaliser la chambre d'absorption sous la forme refroidie par air, et de faire fonctionner le système selon le principe de la pompe à chaleur. L'absorbant selon l'invention peut trouver une 7 2505861 application dans différents types de conditionnement d'air à absorption, par exemple ceux comprenant exclusivement le refroi- dissement de l'air chaud des locaux, le réchauffement de l'air froid des locaux exclusivement, ou le refroidissement et le réchauffement selon le cas, ou ceux comprenant la fourniture d'eau chaude, ainsi que bien sûr pour la fourniture d'eau chaude seule. 8 2505861 R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Composition absorbante pour le conditionnement d'air ou la fourniture d'eau chaude, du type par absorption, composition caractérisée en ce que la matière de base est le bromure de lithium auquel est mélangé un additif qui est soit le chlorure de zinc, soit le bromure de zinc, soit un mélange de ces deux produits. 2 ) Composition absorbante selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'additif est le chlorure de zinc et qu'il est ajouté dans une proportion de 40 à 210 % en poids par rapport à la matière de base qui est le bromure de lithium. ) Composition absorbante pour le conditionne- ment d'air ou la fourniture d'eau chaude du type par absorption, composition caractérisée en ce que la matière de base est le chlorure de lithium auquel est mélangé un additif qui est soit le chlorure de zinc, soit le bromure de zinc, soit un mélange de ces deux produits. 4 ) Composition absorbante selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'additif est le chlorure de zinc et qu'il est ajouté dans une proportion de 110-200 % en poids par rapport à la matière de base qui est le chlorure de lithium. ) Composition absorbante selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'additif est le bromure de zinc et qu'il est ajouté dans une proportion de 210-380 % en poids par rapport à la matière de base qui est le chlorure de lithium.