Brevet FR2652077A1 — publié le 19910322

La présente invention a pour objet un procédé et une installation de production d'eau douce à partir d'eaux de mer, saumâtre, marécageuse ou issues de l'industrie par évaporation, avec utilisation de l'énergie solaire, sur monticules B de résidus (de l!évaporation) irrigués par liteau à traiter, et distillation dans un échangeur C refroidi par cette même eau à traiter dont la température est la plus basse possible (puisage à grande profondeur). La simplicité du procédé et de l'installation donne des prix de revient de liteau douce produite, presque négligeables; la très faible inertie thermique du procédé autorise un démarrage matinal très rapide. Le procédé s'adapte à toutes tailles d#installation (de I 1/minute à 10 m3/seconde d'eau douce produite) et est essentielle ment destiné à des contrées ou iules béliéficiant d'un bon ensoleillement et ayant un déficit de ressources en eau.; les installations peuvent s'accomoder de sites très divers: salines, lagunes, flancs de collines ou de falaises, plaines, etc... Le présent procédé reproduit en circuit fermé des phénomènes naturels pour produire de l'eau douce semblable à l'eau de pluie (pour la consommation humaine et animale, pour l'irrigation ou pour des usages industriels). Description de d'installation L'installation est constituée d'une structure S orie#tée vers- le soleil, étanche pour éviter toute fuite d-'air vers l'atmosphère, et perméable au rayonnement solaire afin de créer un effet de serre maximum sous sa face inférieure; cette structure sera inclinée et s.'élèvera# de la surface d'échauffement A vers ltéchangeur C.La nature de son matériau devra résister aux rayons ultra-violets, infra-rouge et à la température de 800C minimum ; cette structure doit résister aux intempéries, elle sera souple ou rigide, à simple, double ou triple parois suivant son implantation géographique et la valeur de ltinvestissement. L!inclinaison de la structure S permettra la récupération des éventuelles eaux pluviales et le nettoyage de sa face supérieure (dépôts de sable-par exempIe). Sous cette structure S où règne un effet de serre maximum, il y a d'abord une salle A de réchauffement de l.'air puis ensuite une salle d'évaporation V où sont disposés en monticules B, les résidus de l'évaporation de l'eau à traiter qui s' accu- murent au fur et à mesure de la répétition journalière du processus ; ces résidus seront à éliminer périodiquement par moyens mécaniques ou par canon à eau, seront valorisés (sel marin par exemple), injectés en mer ou lagunés. L'eau à traiter venant de l'échangeur C vient irriguer par des canaux K les monticules B. Faisant suite à la structure S, il y a l'.-échangeur C, où l'eau à traiter élevée dans une tuyauterie au me me niveau que la sortie de ltéchangeur, y pénètre par le bas et refroidit le faisceau tubulaire de l'échangeur ; dans sa partie supérieure l'échangeur reçoit l'air chaud saturé de vapeur d'eau ; dans sa partie basse E l'eau condensée est récupérée ; l'air asséché retourne vers la chambre de réchauffement A en passant dans un ou des couloirs de refroidissement Dtòt: il se décharge du reste de vapeur d'eau sur des plaques réfrigérées (les réfrigérants peuvent être alimentés par l'énergie solaire par compression ou absorbtion). Cet échangeur devra être isolé thermiquement de la chaleur atmosphérique ; le matériau devra résister à l'agression de l'eau à traiter, à l'eau douce et à la fixation des algues et des divers départs. Entre l-léchangeur C et la surface d'évaporation V, il y a (facultativement) un plan F de réchauffement de Peau à traiter ; cette surface sera formée en cascades, la face inférieure sera isolée thermiquement ; la nature de son matériau devra résister à l'agression de Peau à traiter, à la fixation des algues, aux rayons U.V., à une température de 800 minimum et devra être de couleur foncée pour absorber le rayonnement solaire et restituer la chaleur à l!eau à traiter. Description du procédé A. Circuit de flair L'air est réchauffé par le rayonnement solaire, dans la salle A. ; s'échauffant il s'élève sous la structure D et vient dans la salle d'évaporation V# se saturer de vapeur d.teau s'évaporant des monticules B eux-mêmes chauffés par le rayonnement solaire ; l'air saturé rentre dans l'#échangeur C où se refroidissant il dépose la vapeur d'eau qu-'Jl véhicule sur les parois froides de cet échangeur; le refroidissement le rendant plus dense il descend dans la partie basse de l.'.échangeur passe en E puis dans le ou les couloirs D où il se décharge du restant de vapeur d'.eau sur des plaques réfrigérantes. L'air ainsi séché et refroidi passe en A pour se réchauffer et le processus recommence tout en s'accélérant au fur et à mesure de la montée en puissance du rayonnement solaire. Nota: lSair dissous dans l.!eau douce est remplacé par un apport dans la salle d#échauffement A. B. Circuit de Peau L'eau de mer (saumâtre, marécageuse ou issue de l'.industrie) doit être puisée à 15/20 mètres de profondeur pour être à une température de 150C maximum. Après filtration, elle est élevée par pompe (l'unique besoin en énergie, bien que Pon puisse se servir de pompes électriques alimentées par cellules photovoltaiques), au même niveau de sortie de Péchangeur C, puis est conduite à la partie basse de cet échangeur. Dans l'échangeur C Liteau refroidit l-'air saturé et prend ses calories ; en s'échauffant, elle monte et arrive au sommet de l'échangeur à une température de 40 à 500C ; elle s'écoule ensuite facultativement sur le plan incliné F dont la forme en cascades et la nature de son matériau absorbant le rayon solaire, permet le réchauffement de l'eau qui arrive dans les canaux K où elle pénètre dans les monticules B et monte par capillarité dans ceux-ci. Ces monticules formes par les résidus solides de l'évaporation, (sels marins, boues diverses) absorbent l'énergie solaire et la restitue à l'eau qui se fait se vaporise et vient saturer ensuite P air chaud et sec venant de la chambre A. Les matières dissoutes dans l'eau à traiter viendront cristalliser sur la face externe des monticules B et augmenteront leur hauteur et la surface d'échange avec l'air chaud; les matières en suspe,nsion non arrêtées par la filtration primaire se déposeront dans les canaux K. Le décolmataqe des canaux K et la talutase des monticules B se fera périodiquement soit par moyee mécaniques, soit par canon à eau (alimenté en eau à traiter). Les résidus pourront être récupérés (sels marins, argile pour brique, etc .) ou rejetés en mer (loin du captaqe) ou par laqurege ; l'eau douce condensée dans l'échangeur C et dans les chambres D est récupérée en E pour être ensuite distribuée aux différents usaqes. Ce procédé permettra l'.irrigation de régions désertiques ou semi-désertiques en permettant à des populations d'y vivre décemment et de s'y fixer. Les figures 1, 1 bis et la coupe X annexées, représentent schématiquement l'installation sur lesquelles la référence correspond à l'eau à traiter, la référence à l'eau produite, le fléchaqe au circuit de l'air, le fléchaqe au circuit de l'eau. REVENDICATIONS 1) Procédé destiné, en utilisant l'énergie solaire, à la production d'eau douce à très faiblecoût de production, caractérisé en ce que l'évaporation. des eaux de mer, saumâtres, marécageuses ou issues de l'industrie se fait sur monticules talutés B constitués: de résidus de l'évaporatiou. 2) Procédé~selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'eau à traiter irrigue ces monticules par un réseau de canaux K, monte dans ces monticules par capillarité, se vaporise en utilisant la chaleur captée dans les monticules à l'énergie solaire et sature l'air venant de la chambre de réchauffement Ao 3) Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la chambre de réchauffement A et la chambre d'évaporation V où se succèdent les canaux K et les monticules B doivent être recouvertes dliine structure S laissant passer la'énergie solaire avec le meilleur rendement possible, pour obtenir Peffet de serre maximum1 assez étanche pour éviter les fuites dans l'atmosphère air saturé de vapeur d'eau et assez résistante pour résister aux intempérie$ Cette structure S doit avoir une pente de A vers C pour permettre à l'air chaud et saturé de sa'élever vers l'échangeur C, et de permettre l'écoulement et la récupération en son point basldes deséventuelles chutes de pluies. 4) Procédé selon les revendications 1 - 2 et 3 caractérisé en ce que l'air chaud saturé arrive dans lwéchangeur C où, au contact des parois refroidies par l'eau à traiter froide dépose sur ces parois une grande partie de la vapeur d'eau qu'il véhicule. 5) Procédé selon les revendications 1 - 2 - 3 et 4 caractérisé en ce que l'eau à traiter doit être la plus froide possible (pour obtenir le rendement optimum de l'échangeur C) et doit donc être puisée en mer ou sous terre à grande profondeur. 6) Procédé selon les revendications 1 - 2 - 3 - 4 et 5 caractérisé en ce que l'air sortant de échangeur C contient encore un peu de vapeur d'eau et de ce fait, passe par un ou deux couloirs D entre des plaques réfrigérantes qui l-#assèchent. 7) Procédé selon les revendications 1 - 2 - 3 - 4 - 5 et 6 caractéristé en ce que l'eau douce produite- dans l > 'échangeur C et dans le ou les couloirs réfrigérés D est récupérée en E où(lle est dirigée vers les réseaux d'irrigation ou de distribution. 8) Procédé selon les revendications 1 - 2. - 3 - 4 - 5 - 6 et 7 caractérisé en ce que l'air asséché et froid retourne en A pour se réchauffer ; cet air tournant en circuit fermé par courant ascendant et (descendant) par les réchauffements et refroidissements successifs qui agissent sur sa densité, sans l'aide de moyens mécaniques; un apport d.'air peut se faire dans la chambre de réchauffement A. 9) Procédé selon les revendications 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 et 8 caractérisé en ce que le plan de la chambre V contenant les refiefs et les canaux dtirrigation doivent être isolés et étanches (isolation naturelle ou artificielle) par rapport au sol, et également en ce que l'échangeur C et le ou les couloirs réfrigérés D doivent être isolés du rayonnement solaire. 10) Procédé selon les revendications 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 et 9 caractérisé en ce que l'.eau froide entrée dans l#échangeur C se réchauffe en absorbant les calories de lZair chaud et saturé, monte dans C par la différence de densité et s'écoule vers les canaux K en passant sur un plan F incliné formé en cascades où il se réchauffe par le rayonnement solaire ; ce plan F sera isolé sur sa face jouxtant l'échangeur G.