Brevet FR2636123A1 — publié le 19900309

DISPOSITIF DE TRAITEMENT D'AIR La présente invention concerne un dispositif de traitement d'air, et plus précisément un dispositif destiné à produire de l'air possédant un taux d'humidité relative et une température déterminés. Des dispositifs de ce genre trouvent des applications dans différents domaines, notamment pour alimenter en air traité des locaux de culture exigeant une ambiance ayant des caractéristiques d'hygrométrie et de température constantes. Généralement le taux d'humidité doit être élevé, le plus proche possible de la saturation (point de rosée) sans toutefois atteindre celle-ci ; en effet, en cas de saturation de l'air, des fines gouttelettes d'eau se formeraient qui risqueraient d'altérer le produit cultivé de manière irréversible. Des dispositifs de traitement de ce genre sont utilisés par exemple pour la culture de champignons, d'endives et de soja. Ainsi pour les champignon., il est nécessaire de disposer d'une humidité relative de l'ordre de 85 à 90 %, la température de l'air devant être égale à 16 + 1oC. Ces dispositifs sont également utilisés pour équiper des chambres froides de conservation de certaines denrées alimentaires, par exemple des fruits ou des légumes, dont la conservation demande une forte hygrométrie et une température basse. Les dispositifs connus comprennent généralement deux cellules de traitement séparées, branchées à la suite l'une de l'autre. La première cellule assure la mise en température correcte de l'air - par chauffage ou refroidissement - ceci par passage de l'air entre les ailettes d'un échangeur de chaleur eau/air. La seconde cellule assure l'humidification de l'air par passage de celui-ci sous une rampe de pulvérisation d'eau. Dans le local alimenté en air traité sont disposées généralement une sonde de température et une sonde hygrométrique. Il est prévu deux systèmes d'asservissement distincts qui assurent l'un le contrôle en température de la première cellule et l'autre le contrôle en taux d'humidité de la seconde cellule (ce contrôle étant réalisé par mise en marche ou arrêt de la pompe alimentant la rampe de pulvérisation). Les dispositifs connus ne donnent pas entière satisfaction en raison de la dépendance des deux paramètres humidité/température dans une même masse d'air. Comme on le sait, le taux d'humidité relative est différent, pour un même taux d'humidité absolu, selon que l'air est plus ou moins chaud. On comprend aisément qu'un traitement séparé en humidité et en température cause des problèmes d'une part quand au temps de réponse nécessaire à la correction d'un écart d'humidité ou de température par rapport à l'objectif visé, d'autre part quand à la stabilité dans le temps de ces caractéristiques. Or, dans de nombreuses applications il est nécessaire d'obtenir une réponse rapide de correction de ces caractéristiques ; c'est le cas en particulier pour des cultures exothermiques.La difficulté est encore aggravée par le fait que l'eau pulvérisée, destinée en principe uniquement à humidifier l'air, possède elle-même une température propre, qui n'est pas asservie, et qui agit nécessairement sur la température de l'air, et ceci de manière incontrôlée. La présente invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un dispositif du genre évoqué qui, tout en étant simple et facile d'utilisation permette de produire un air possédant des caractéristiques d'humidité et de température dont la constance soit rigoureusement et automatiquement contrôlée, ces caractéristiques pouvant néanmoins être modifiées au besoin, et ce de façon aisée. Ces résultats sont atteints conformément à l'invention, grâce au fait que le dispositif comprend un caisson unique présentant au moins une entrée et une sortie pour l'air à traiter, un échangeur de chaleur eau/air parcouru par de l'eau ayant une température déterminée, une rampe de pulvérisation de gouttelettes d'eau disposée à la partie supérieure du caisson, et un ventilateur agencé pour faire passer l'air à traiter de ladite entrée à ladite sortie en le faisant successivement lécher ledit échangeur et passer sous ladite rampe, et que l'alimentation en eau de l'échangeur et de la rampe est réalisée en circuit fermé à l'intérieur du caisson au moyen d'une pompe, une vanne à deux voies étant prévue à la sortie de cette pompe qui permet de moduler la répartition d'eau fournie par celle-ci à l'échangeur et/ou à la rampe. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses (et non limitatives) de l'invention - la pompe est une pompe du type immergé, qui est noyée dans une réserve d'eau se trouvant au fond du caisson ; - dans le cas ou le dispositif est destiné à alimenter en air traité un local, il est prévu à l'intérieur de ce dernier une sonde hygrométrique et une sonde de température - le dispositif est équipé d'un automate programmable adapté pour piloter la vanne en fonction de la mesure faite par la sonde hygrométrique, ceci selon un programme préétabli - l'eau est fournie au caisson à partir d'une source d'eau chaude ou d'eau froide, par l'intermédiaire d'une vanne modulante - l'automate programmable est adapté pour piloter cette vanne modulante en fonction de la mesure faite par la sonde de température, ceci selon un programme préétabli - une partie au moins de l'air entrant dans le caisson est de l'air recyclé provenant dudit local ; - le caisson possède deux entrées, l'une pour l'air recyclé et l'autre pour de l'air neuf, et il est prévu un volet mobile qui permet de modifier les quantités relatives d'air recyclé et d'air neuf entrant dans le caisson - le dispositif comporte une résistance électrique chauffante adaptée pour déshumidifier l'air traversant le caisson. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa raieront de la description et du dessin annexé qui en présente un mode de réalisation préférentiel. La figure 1 (figure unique) du dessin est une vue schématique du dispositif. Le dispositif représenté comporte un caisson 1, qui est fabriqué de préférence en matériau inaltérable tel que aluminium ou acier inoxydable, et qui délimite une enceinte 10. Ce caisson comprend deux entrées 11, 12 et une sortie 13. Sur ce caisson est branché un local 100 - représenté schématiquement à petite échelle - que l'on souhaite alimenter en air traité. Des conduits appropriés de circulation d'air sont reliés l'un 110 à l'une des entrées 11 du caisson 1, l'autre 130 à la sortie 13 de ce dernier. Le sens de la circulation de l'air dans le dispositif est figuré par des flèches ; l'air traité provenant du caisson 1 circule dans le conduit 130 suivant la flèche (k) et est diffusé dans le local 100, par exemple par l'intermédiare d'une série de gaines aérauliques (tissu perméable à l'air) disposé à la partie supérieure du local. L'air est évacué de ce dernier, de préférence par des prises d'air situées à la base de celui-ci, et regagne l'entrée du caisson 1, afin d'y être recyclé (flèche (h)). A côté de l'entrée 11, la seconde entrée 12 permet au besoin de faire entrer de l'air neuf dans le caisson 1. Il est prévu un obturateur 14, en forme de volet mobile, qui permet de fermer plus ou moins l'une des deux entrées, en découvrant l'autre de manière inversement proportionnelle. La mobilité du volet 14 est figurée par la flèche (G) ; la commande de ce volet permet donc de modifier les quantités relatives d'air entrant, recyclé (flèches (H)) ou neuf (flèche (I)). Dans l'entrée 12 prévue pour l'air neuf, est avantageusement disposée une grille ou toile filtrante 120, destinée à empêcher que des particules solides, notamment des poussières, ne pénètrent dans le caisson. La circulation d'air dans le caisson est assurée par un ventilateur 2, de préférence à commande électrique, qui aspire l'air par les entrées 11 et/ou 12 et le propulse à l'intérieur du caisson (flèches L'air ainsi aspiré va traverser le caisson de la droite vers la gauche sur la figure, en rencontrant successivement - un échangeur de chaleur 3 - une résistance chauffante 4 (ou un jeu de résistances) - une rampe de pulvérisation d'eau 5 - une grille séparatrice de gouttelettes. L'échangeur de chaleur 3 est un échangeur eau/air de type connu, similaire par exemple à un radiateur équipant les automobiles, comprenant une tubulure 31 pour la circulation de l'eau, qui est coudée en forme de serpentin et qui porte une série d'ailettes 30 conductrices de la chaleur. Cet échangeur 3 est placé à l'entrée du caisson 1 de manière à être léché par le flux d'air aspiré par le ventilateur 2. Selon que l'eau circulant dans le serpentin 31 est plus chaude ou plus froide que l'air entrant dans le caisson, cet air est réchauffé ou au contraire refroidi. La rampe de pulvérisation 5 est placée à la partie supérieure du caisson 1 ; elle est munie de plusieurs buses d'arrosage 50 ; celles-ci sont tournées vers le bas et sont conçues pour pulvériser à l'intérieur du caisson, sous forme d'un brouillard de fines gouttelettes, l'eau qui est amenée à la rampe 5 par une canalisation 51. Selon la caractéristique fondamentale de l'invention, c'est la même eau qui est fournie à l'échangeur 3 et à la rampe 5 cette fourniture est faite au moyen d'une pompe immergée 7, disposée et noyée dans une réserve d'eau (E) se trouvant au fond du caisson. Cette pompe, de type connu, de préférence électrique, envoie de l'eau sous une faible pression dans un conduit 71. Celui-ci est relié au moyen d'une vanne (électrovanne) à deux voies 70, d'une part au serpentin 31 et d'autre part à la canalisation 51. L'ajustage de la vanne 70 permet, de manière connue, de moduler la répartition d'eau fournie par la pompe 7 à l'échangeur 3 et/ou à la rampe 5. Après avoir parcouru l'échangeur 3, l'eau revient au fond de la cuve par un conduit 32 ; de même, l'eau pulvérisée par les buses 50 retombe par gravité au fond de la cuve. La grille séparatrice de gouttelettes est une grille ayant de petites perforations qui permettent de piéger les gouttelettes de relativement grande dimension portées par le flux d'air quittant la zone d'humidification (flèche (J2)). On a figuré par les flèches (K) l'air traité quittant le caisson 1 par la sortie 13. Il est prévu dans le fond de la cuve un flotteur 15 dont la fonction est de contrôler le niveau de la réserve d'eau (E), et de commander si nécessaire un apport d'eau complémentaire afin de compenser les pertes d'eau engendrées par l'humidification de l'air traité, comme cela sera expliqué plus loin. Le dispositif est relié par des canalisations aller et retour, et par l'intermédiaire d'une vanne (électrovanne) modulante 9 à une source d'eau chaude ou froide 90 ; cette source est par exemple une pompe à chaleur air/eau ou eau/eau. Les canalisations aller et retour d'eau de la source au caisson sont référencées respectivement 91, 92 en amont de la vanne 9 et 91', 92' en aval de celle-ci. Sur le dessin on a figuré par les flèches (21) et (12) respectivement l'arrivée d'eau dans le caisson et le départ de l'eau hors de celui-ci ; en fermant plus ou moins la vanne 9, il est possible de faire varier le débit d'eau dans les canalisations 91' et 92', voire d'annuler ce débit, en faisant retourner directement l'eau vers la source 90 (flèche (u)). A l'intérieur du local 100 sont prévues une sonde hygrométrique 80 et une sonde thermostatique 81 ; ces sondes sont toutes deux de type connu et produisent des signaux qui sont fonction respectivement du taux d'humidité et de la température de l'air à l'intérieur du local 100. Les signaux correspondant aux mesures de ces sondes sont envoyés à un dispositif de calcul et de traitement de l'information tel qu'un automate programmable 8, ou une unité similaire (micro-ordinateur par exemple). L'automate 8 est programmé pour piloter l'ajustement des deux électro-vannes 70 et 9 ; les signaux arrivant à l'automate 8 et quittant celui-ci sont figurés en traits interrompus sur le dessin. La fonction de l'automate 8 est de piloter la vanne 70 en fonction de la mesure faite par la sonde hygrométrique 80, ceci selon un programme préétabli tenant compte des conditions de mise en oeuvre du traitement de l'air (volume du local 100, débit d'air, type de produit cultivé ou conservé, etc.) de la température de l'eau produite par la source 90, et éventuellement de la température régnant dans le local 100 et mesuré par la sonde 81. Un tel programme peut facilement être établi par un homme du métier, à la suite d'essais pratiques. C'est pourquoi ce programme ne sera pas décrit ici, car il ne fait pas à proprement parler partie de l'invention. Par ailleurs, de manière similaire, l'automate 8 est programmé pour piloter la vanne modulante 9 en fonction de la mesure faite par la sonde de température 81, également selon un programme préétabli mis au point à la suite d'essais. La vanne modulante 9 est également pilotée, soit directement, soit par l'intermédiaire de l'automate 8, à partir de la position prise par le flotteur 15, par l'intermédiaire d'un capteur de déplacement 150 sensible à la position du flotteur. Le dispositif qui vient être décrit est utilisé de la manière suivante Le local 100 est par exemple un local où sont cultivés des champignons. Pour que cette culture soit -pratiquée dans des conditions optimales, l'air du local 100 doit avoir toute l'année une température constante, de l'ordre de 160C et un taux d'hygrométrie relative constante, de l'ordre de 85 à 90 %. Selon que l'air ambiant a une température supérieure ou inférieure à 160C, la source 90 est prévue pour fournir de l'eau froide ou de l'eau chaude au caisson 1. En cours de fonctionnement normal, après qu'un niveau suffisant de la réserve d'eau (contrôlé par le flotteur 15) ait été amené dans le caisson 1 par la vanne 9, celle-ci est fermée. La vanne 70 se trouve dans une position moyenne, si bien que l'eau qui y arrive par le conduit 71 (flèche (F)) est divisé en deux flux à peu près équivalents circulant l'un dans la tubulure 31 de l'échangeur 3 (flèche (F2)) et l'autre dans le conduit 51 alimentant la rampe 5 (flèche (F1)). L'air à traiter, aspiré par l'aspirateur 2 entre dans le caisson par l'entrée 11 et/ou 12 (selon la position du volet 14) il commence par traverser l'échangeur 3, en léchant les ailettes 30 ; sa température est alors élevée ou abaissée, selon que c'est de l'eau chaude ou de l'eau froide qui parcourt l'échangeur. La circulation de l'eau dans l'échangeur se fait suivant une trajectoire fermée à partir de la réserve (E), l'eau retournant à cette réserve par le conduit 32. La résistance électrique 4 est normalement non alimentée en courant électrique ; elle n'a donc aucun rôle sur le flux d'air traversant l'enceinte 10 ; lorsque cet air passe sous les buses 50, il est humidifié par le brouillard d'eau pulvérisé par cellesci ; les gouttelettes d'eau non emportées par le flux d'air retombent par gravité dans la réserve (E). Les grosses gouttelettes se trouvant éventuellement dans le flux d air ainsi humidifié sont captées par la grille séparatrice 6 ; l'air traité est ensuite acheminé à travers la sortie 13, via la conduite 130, jusqu'aux gaines 131 du local 100. L'air traité, qui se trouve normalement à la température et au taux d'humidité requis, est alors diffusé dans le local 700 ; comme déjà vu plus haut cet air est recyclé ensuite, au moins partiellement, par la conduite 110 dans le dispositif. Le processus de traitement qui vient être décrit se poursuit sans modification, tant que les caractéristiques d'humidité et de température, qui sont mesurées en permanence par les sondes 80, respectivement 81, correspondent aux valeurs souhaitées, préalablement introduites dans l'automate programmable 8. Si le taux d'humidité mesuré par la sonde 80 est insuffisant, l'automate 8 pilote la vanne 70 de manière à augmenter le débit d'eau fourni par la pompé 7 en direction de la rampe 5 (flèche (F1) et corrélativement, à diminuer le débit dans le serpentin 31 (flèche (F2)). Le programme de pilotage est déterminé de manière à tenir compte de l'influence qu'aura sur la température de l'air traité l'augmentation de la quantité d'eau utilisée pour l'humidification. Cette influence va toutefois compenser approximativement la diminution du débit d'eau circulant dans l'échangeur 3. Inversement, si le taux d'humidité de l'air dans le local 100 est excessif, l'automate 8 va programmer l'ajustage de la vanne 70 en sens inverse de manière à diminuer le débit d'eau dans la canalisation 51 et à l'augmenter dans le serpentin 31. -En cas de variation inacceptable de la température, détectée par la sonde 81, l'automate programmable 8 va agir sur la vanne modulante 9 de manière à faire varier le débit d'eau (chaude ou froide) fournie par la source 90 au caisson 1. Cette vanne 9 est également ajustée automatiquement, par le détecteur de déplacement du flotteur 15, de manière à assurer un approvisionnement complémentaire d'eau issu de la source 90 pour compenser les pertes en eau dues à l'humidification de l'air. En cas de besoin, la résistance électrique 4 est mise sous tension, ce qui permet un affinage du taux d'hygrométrie ; l'alimentation de cette résistance peut être du reste pilotée également par l'automate 8. Dans le cas où il y a un besoin uniquement en chauffage, la production d'eau chaude peut être simplement assurée par une chaudière, ou par un jeu de résistances immergé dans l'eau de réserve se trouvant au fond du caisson. La source d'eau chaude ou d'eau froide peut faire partie intégrante du caisson, formant avec celui-ci un ensemble monobloc, ou au contraire être indépendante avec raccordements par des tuyauteries souples. Plusieurs caissons peuvent naturellement être raccordés par des tuyauteries à une source centralisée unique de production d'eau chaude ou d'eau froide. Le caisson 1 est de préférence un caisson étanche et isotherme . REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement d'air, destiné à produire de l'air possèdant un taux d'humidité relative et une température déterminés, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson unique (1) présentant au moins une entrée (11, 12) et une sortie (13) pour l'air à traiter, un échangeur de chaleur eau/air (3) parcouru par de l'eau ayant une température déterminée, une rampe de pulvérisation de gouttelettes d'eau (5) disposée à la partie supérieure du caisson (1), et un ventilateur (2) agencé pour faire passer l'air à traiter de ladite entrée (11, 12) à ladite sortie (13) en la faisant successivement lécher ledit échangeur (3) et passer sous ladite rampe (5), et que l'alimentation en eau de l'échangeur (3) et de la rampe (5) est réalisée en circuit fermé à l'intérieur du caisson (1) au moyen d'une pompe (7), une vanne à deux voies (70) étant prévue à la sotie de cette pompe, qui permet de moduler la répartition d'eau fournie par celle-ci à l'échangeur (3) et/ou à la rampe (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pompe (7) est une pompe du type immergée, noyée dans une réserve d'eau (E) se trouvant au fond du caisson (1). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, destiné à alimenter en air traité un local (100) caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur de ce dernier une sonde hygrométrique (80) et une sonde de température (81). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un automate programmable (8) adapté pour piloter ladite vanne (70) en fonction de la mesure faite par la sonde hygrométrique (80), ceci selon un programme préétabli. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'eau est fournie au caisson à partir d'une source (90) d'eau chaude ou d'eau froide, par l'intermédiaire d'une vanne modulante (9). 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5 (prises en com binaison), caractérisé en ce que ledit automate programmable est adapté pour piloter ladite vanne modulante (9) en fonction de la mesure faite par le sonde de température, ceci selon un programme préétabli. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'air entrant dans le caisson (1) est de l'air recyclé provenant dudit local (100). 8. Dispositif selon la -revendication 7, caractérisé en ce que le caisson (1) possède deux entrées, l'une (11) pour l'air recyclé et l'autre (12) pour de l'air neuf, et qu'il est prévu un volet mobile (14) qui permet de modifier les quantités relatives d'air recyclé et d'air neuf entrant dans le caisson. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance électrique chauffante (4) adaptée pour déshumidifier l'air traversant le caisson (1).