Brevet FR2544842A1 — publié le 19841026

La présente invention est relative à un moyen de chauffage utilisant la chaleur dégagée par l'adsorption de l'eau sur un corps poreux type zéolithe utilisant aussi la totalité de l'énergie introduite lors de la régénération de ce corps et utilisant une source de chaleur extérieure qui petit être soit de l'air , soit de l'eau , cette utilisation ayant pour but le chauffage de bâtiments tels que serres ou maison d'habitation et ayant comme résultat principal de diviser par deux la quantité de chaleur achetée On sait depuis l'antiquité que la zéolithe s'échauffe quand elle adsorbe de l'eau .Les dispositifs connus utilisent ce phénomène pour faire du froid ou du chaud , brevets 8018796 et 8018797 , ces dispositifs étant sans gain sur le plan énergétique . Un autre brevet , 7715288 utilise le pouvoir dwad- sorption de vapeur ou de gaz mais le but est de créer des pressions diffé- rentielles importantes de façon à obtenir des déplacements d'énergie thermique par des variation de pression importante entrainant l'utilisation de dispositifs anti-retour ces systèmes étant sans possibilité d'utilisation avec de l'eau et des zéolithes. Ils sont fondamentalement différents bien que l'utilisation paisse Entre équivalente La présente invention à essentiellement pour but d'utiliser par moitié la chaleur de l'air extérieur ou de l'eau extérieure au batiment à chauffer et pour l'autre moitié de l'énergie achetéé' ou produite de forme plus noble telle que l'electricité, du gaz carburant, ou des hydrocarbures liquides ceci permettant avec un seul appareil un chauffage continu du batiment par utilisation successive de toutes les phases des phénomènes d'adsorbtion désorption de la zéolithe Nous décrivons deux types d'installations s'adaptant selon la quantité d'énergie à fournir . La figure 1 est pluttt destinée à des utilisations jusqu'à 5 KWH , la figure 2 identique quant à son principe correspond a des utilisations pratiquement illimitée en puissance . L'installation figure 1 se compose d'une enceinte métallique 1 contenant de la zéolithe comprenant un isolant thermique 16 . Le circuit 17 remplit ' d'un liquide caloriporteur, Sa partie interne à la cuve 1 est munie d'ailet- tes ou de dispositifs analogues assurant l'échange thermique avec la zdoli- the . Un vase d'expansion 18 permet la dilatation du liquide .Ce liquide circule dans un échangeur 19 pouvant réchauffer l'ambiance interne d'un batiment ou échangeant la chaleur dans un chauffe eau , la vanne 20 assu rant la fermeture du circuit , Le réservoir 1 est aussi muni de résistances électriques internes pouvant assurer le chauffage necessaire à la régénéra- tion de la zéolithe mais l'homme de l'art comprendra que tout autre moyen de chauffage est possible , chauffage au gaz, par fluide caloriporteur extérieur, ceci n'entrainant aucune modification de l'invention . Une enceinte 2 vise en place à l'extérieur de bâtiment munie d'ailettes do métal assurant l'échange thermique avec l'air est montee à l'extrémité de la canalisstion 3 . Cette canalisation est munie d'une vanne de régulation 4 commandée par un capteur 5 placé dans l'ambiance à réguler en température . Sur cette canalisation une vanne d'arrêt 6 est mise en place . De la bouteille 1 part vers le local à chauffer une canalisation 7 munie d'une vanne d'arrêt 8 rejoignant une bouteille 9 semblable à la bouteille 2 ou ayant mème volume . Au bas de cette bouteille part une canalisation 10 munie d'une vanne d'arret 11 . L'ensemble peut être scellé sous une pression partielle d'air inférieure à 0,1 milibar ou cette pression peut-être entretenue par une pompe à vide 12 raccordée à l'installation par une canalisation comportant la vanne 13, ces deux éléments étant commandés par une mesure de pression 14 . En variante la bouteille 1 échange directement la chaleur avec le local à chauffer flans ce cas elle n'est plus isolée, et le circuit du fluide caloriporteur est supprimé L'autre mode de construction identique quant à son principe est schéma tisé sur la figure 2 .Au plus près d'un local à chauffer 1 est construit un local isolé thermiquement 2 dans lequel est mise en place une ou plusieurs bouteilles 3 isolées thermiquement comportant des éléments semblable à la figure 1 soit , un échangeur interne 4 une résistance électrique ou un moyen de chauffage 6 . L'échangeur 4 est raccordé à l'échangeur 7 par une canalisation comportant si necessaire une pompe de circulation 5 et deux vannes d'arrêt 10 , une vanne de régulation 11 commandée par un capteur 18 placé dans le batiment à chauffer . A l'extérieur du batiment se trouve une bouteille 9 munie d'ailettes pour l'échange de chaleur .Vers l'intérieur du batiment, dela bouteille 3 part une canalisation munie d'une vanne d'arrêt 12 Cette canalisation est reliée à un volume 13 comportant des ailettes d'échanges de la base de ce volume part une canalisation munie d'une vanne 14 reliant le volume 13 à la bouteille 9 o A coté de la bouteille 3 est mise en place une pompe à vide 15 reliée à la bouteille 3 par une canalisation comportant un robinet 16 ; 15 et 16 sont commandés par une mesure de pression 19 . Le fonctionnement des ensembles des figures 1 et 2 sont identiques Le cycle dans le cas de la figure 1 est le suivant;: La zéolithe de la cuve 1 est régénérée , la vanne 8 est fermée , la pompe à vide assure le maintien de la pression partielle d'air entre 0,1 et 10 mbar , la vanne 6 est ouverte ; quand la sonde de température 5 demande de la chaleur la vanne 4 s'ouvre et l'eau contenu dans le récipient 2 s'évapore, pompée par la zéolithe qui assure dans le récipient 1 une pression partielle de vapeur d'eau inférieure à 0,1 mbar . La zéolithe de l'enceinte 1 s'échauffe et fournie de la chaleur à l'échangeur 17 , chaleur qui est dissipée par l'échangeur 19 dans le local à chauffer . La quantité de chaleur fournie par la zéolithe est fonction de sa qualité et varie de 150 à 300 mth par kilogramme .L'homme de l'art déterminera facilement la quantité de zéolithe necessaire au chauffage de la journée . La seconde phase du cycle 'effectuera de préférence la nuit pour profiter des tarifs préférentiels de l'énergie électrique . La résistance 15 est mise ne chauffage et on mème temps la vanne 8 est ouverte et la vanne 6 est fermée . Quand la température monte dans la zéolithe la désorbtion de l'eau commence , cete eau vs se condencer dans dans le vase 9 situé dans le local à chauffer . Chaque litre d'eau précédemment adsorbée par la zéolithe fournie environ 600 mth dans le volume 9 dont le refroidissement est dt à l'air du local à chauffer .Pendant le cycle de chauffage la vanne 20 est fermée, a la fin de ce cycle elle est ouverte suivant la demande de la sonde 5 jusqu'a assurer le refroidissement de la zéolithe à une température voisine de l'ambiance du batiment à chauffer @@Suivant la quantité de chaleur necessaire à la désorbtion de l'eau , il est possible d'insérés dans la canalisation 17 un réservoir tampon pour réguler la quantité de chaleur amenée dans le local à chauffer , de mème la régulation de la vitesse de montée en température de la zéolithe pendant la phase de ddgorb- tion permet de réguler l'amenée de calories dans le local à chauffer A la fin de la régénération , l'eau condense dans le vase 9 est remise dans le vase 2 par l'ouverture de la vanne 11 et la première phase du cycle peut recommencer On ne changeraitpas l'invention si par exemple la sonde de température 5 était placée dans le circuit de l'échangeur 19 ou si par exemple l'echan geur19 était placé dans un ballon d'accumulation d'eau chaude . 0 On ne changerait pas l'invention si la phase de régénération s'effectuait à circuit ouvert , en faisant condenser l'eau directement sur les surfaces du local à chauffer ( dans le cas de chauffage de serre ) et donc en assurant une ouverture à la base du récipient 1 on permet la circulation de l'air la vanne 8 assurant la sortie de l'air dans le local à chauffer .L'eau necessaire pour le cycle suivant étant fournie à chaque fois au vase 2 Le fonctionnement de l'ensemble de la figure 2 est équivalent : pour la première phase la zéolithe est à l'état régénérée ,la vanne 10est ouverte la vanne 12 est fermée , quand , avec la demande de chaleur à la sonde 18 la vanne 11 s'ouvre -l'eau du réservoir 9 s'évapore et la zéolithe du réservoir 3 s'échauffe et par les échangeur 4 et 7 le batiment 1 est chauf fé Pour la régénération les vannes-8 sont fermées , la zéolithe est mise en chauffe par la résistance 6 , la vanne 12 est ouverte , la vanne 11 est fermée la condensation à lieu dans l enceinte 13 e Après que la désorbtion soit terminée , la chaleur résiduelle de la zéolithe est extraite par par ouverture des vannes 8, l'eau condensée dans l'enceinte 13 est renvoyée dans l'enceinte 9 par la canalisation comportant la vanne 14 0 La diffé- rence entre les installations de la figure 9 et 2 réside dans la possibi- lité de placer le réservoir à zéolithe à l'extérieur du batiment à chauffer Pour le chauffage de serre il sera possible de condenser l'eau de désorbtion sur les parois de la serre à chauffer , de mème , il ne ser@ rien changé à l'invention si pour régler le degré hydrométrique dans la serre on aspire l'air de la serre assurant ainsi conjointement le chauffage de l'air et son dessêchement REVENDICATIONS 1 Dispositif de chauffage continu à adsorption désorption et condensation caractérisé en en ce qu'il comporte(suivant la figure 1) une enceinte 1 contenant de la zéolithe ou un produit similaire, enceinte a laquelle est raccordée d'un coté un vase 2 placé à l'extérieur du batiment à chauffer contenant de l'eau et à l'intérieur un autre vase 9 de volume équivalent à 2 , des vannes 6 et 8 permettent de mettre alternativement en communi@cation les enceintes 2 et 9 avec l'enceinte 1 , l'enceinte 1 est munie d'un système de chauffage 15 et est maintenue sous vide par une pompe à vide 12 a travers une vanne 13 , 12 et 13 cotant commandées par une mesure de pression 14 , l'ensemble permettant un chauffage continu dans le batiment la chaleur étant succes vivement produite dans l'enceinte I par la chaleur d'adsorption , ensuite par la chaleur dégagée dans l'enceinte 9 et ensuite par la chaleur accumulée dans la zéolithe lors de la régénération dans l'enceinte 1 , la chaleur d'adsorption de la première phase étant prise à une source gratuite et inépuisable telle que l'air extérieur , l'ensemble permettant de multiplier par deux la quantité de chaleur introduite dans le batiment par rapport à la quantité de chaleur necessaire à la régénération de la zéolithe 2 Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en se que le ballon extérieur 2 est maintenu en température par apport calorifique d'eau oo- rante ou de nappe phréatique 3 Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble est scellé sous vide à une pression absolue partielle d'air inférieure à 0,1 millibar 4 Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la chaleur extraite de la zéolithe dans l'enceinte 1 sert à chauffer l'eau dans un système d'accumulation type chauffe eau 5 Dispositif suivant les revendications 1,2et 3 caractérisée en ce que la phase de désorption est assurée par circulation de l'air dans l'enceinte 1 et que la paroi du batiment fait office de condenseur . 6 Dispositif suivant isrevendications 1,2, 3 et 4caractérisées en ce que l'eau à adsorber est fournie par l'hydrométrie ambiante de la serre , le dispositif assurant ainsi le dessèchement de l'ambiance du batiment . 7 Application du dispositif selon l'ensemble des revendications précé dentes caractérisées en ce que ces ensembles de chauffage sont particulière- ment adaptés au chauffage de batiment agricole tels que les serres ou batiment d'élevage .