Brevet FR2701549A1 — publié le 19940819

La présente invention concerne un ensemble de climatisation pouvant refroidir ou réchauffer l'air d'un local, ensemble disposé dans une ouverture dudit local. Cet unique ensemble permet à lui seul d'assurer l'été un refroidissement dudit local et l'hiver son chauffage, par exemple dans le cas ou le local est assimilé à un habitacle. Plusieurs dispositifs de climatisation connus et utilisés jusqu'à ce jour comportent un groupe frigorifique à compression d'un gaz C.F.C., H.C.F.C, H.F.C. tel que le flux d'air sortant de l'évaporateur est dirigé vers l'habitacle pendant l'été; pendant l'hiver, on inverse la circulation du gaz. Ces systèmes ont des rendements intéressant à des températures moyennes, le rendement pour la production de froid diminue quand les températures extérieures sont supérieures à 40"C ainsi que quand la " source chaude" est à une température inférieure à 5 C. Le plus souvent dans ces dispositifs le chauffage est assuré par des résistances électriques fonctionnant devant le ventilateur. Avec d'autres dispositifs de climatisation, le refroidissement léger d'un habitacle est obtenu par évaporation d'eau dans un échangeur du fait de la différence de température entre le bulbe humide et le bulbe sec du lieu. Généralement dans ces dispositifs, ces deux fonctions permettant le refroidissement et le chauffage sont en fait deux systèmes différents qui assurent fété le refroidissement et priver le chauffage. L'ensemble de ces dispositifs existants utilise l'électricité comme source d'énergie, ce qui par rapport à énergie primaire, contraint à tenir compte du rendement des centrales thermiques dont le rendement est inférieur à 40%. La présente invention a pour objet de remédier à ces différents inconvénients et particulièrement d'annihiler la staticité générale de tous dispositifs de climatisation classiques et présente un ensemble de climatisation caractérisé en ce qu'il est disposé dans une ouverture d'une paroi d'un local clos de telle sorte qu'il puisse chauffer etl ou refroidir l'intérieur dudit local clos et en ce qu'il puisse pivoter autour d'un axe de façon à chauffer et/ ou refroidir l'intérieur dudit local clos. De façon préférentielle ledit ensemble est solidaire d'une plaque isolante comportant un axe central destiné à pouvoir faire pivoter ledit ensemble d'un angle de 180 , la dite plaque pouvant supporter une température supérieure à 250 OC Selon la disposition dudit ensemble, l'axe central peut être horizontal ou vertical. De façon préférentielle, le dit ensemble de climatisation est constitué d': - au moins un ventilateur - au moins un évaporateur - au moins un ensemble contenant un moyen de chauffage - au moins un condenseur - des moyens de liaison entre l'ensemble et l'évaporateur et l'ensemble et le condenseur - au moins un moyen de gestion de température et de puissance Selon le mode préférentiel de réalisation de l'invention ladite plaque est montée dans la paroi dudit local de façon étanche. De façon préférentielle ledit ensemble contenant un moyen de chauffage contient de la zéolithe. Lorsque le dispositif comporte deux ensembles contenant un moyen de chauffage, ceux-ci fonctionnent alternativement. De façon avantageuse, le dispositif de climatisation peut fonctionner avec des systèmes énergétiques à bas niveaux (80 à 300 "C), L'énergie utilisée pouvant être de rélectricité, mais aussi un combustible liquide ou gazeux. Dans ce dernier cas les fumées devront être rejetées à l'extérieur du local. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui suit en références aux figures suivantes: - La figure 1 est une représentation schématique de l'ensemble de climatisation de l'invention qui fonctionne avec deux ensembles contenant un moyen de chauffage, et - la figure 2 est une représentation schématique de l'ensemble de climatisation qui fonctionne avec un seul ensemble contenant un moyen de chauffage. Selon la figure 1, ledit ensemble de climatisation est constitué de deux ventilateur (10), (20), un évaporateur (11), deux réacteurs (21), (22) contenant de la zéolithe, ayant chacun un moyen de chauffage indépendant, un condenseur (23). Ledit ensemble est inséré dans un mur ou paroi (3). n est solidaire d'une plaque (1) destinée à supporter ledit ensemble. La plaque assure également l'isolement thermique entre les zones (A) et (B). Cette plaque (1) est de plus disposée sur un mur ou une paroi (3) de façon étanche au moyen de joints (5) en extrémité de la plaque (1). La plaque (1) est munie d'un axe central (2) qui permet une rotation de 1800 dudit ensemble. Cet axe (2) peut être vertical ou horizontal, la mise en place des éléments dépendant de ce choix; cependant ce choix ne change en rien les possibilités de fonctionnement dudit ensemble. Du côté de la zone (A) sont disposés le ventilateur (10) et l'évaporateur (11) contenant de l'eau. Deux canalisations (12) et (34) permettent une liaison entre l'évaporateur (11) et les réacteurs (21) et (22) respectivement qui contiennent, comme dit plus haut de la zéolithe. Sur la canalisation (12) est disposée une vanne (26) ainsi que sur la canalisation (34) à la référence (36). Du côté de la zone (B) sont disposés le ventilateur (20), les réacteurs (21), (22), le condenseur (23). Les réacteurs (21), (22) sont reliés entre eux via le condenseur (23) par une canalisation (30) comportant deux vannes (27a), (27b) disposées en amont et en aval du condenseur (23). Ces ensembles ou réacteurs (21), (22) correspondent et fonctionnent suivant le brevet FR 2 544 842 qui concerne un dispositif de chauffage continu à adsorption, désorption et condensation ainsi que suivant la demande FR 90 09907 du 02.08.1990, structure particulière d'accélération de la vitesse de réactivité de la zéolithe et procédé de dépôt sur ladite structure, ces derniers seront nommés "réacteurs rapides". Les réacteurs (21), (22) sont reliés à une pompe à vide (6) par deux canalisations (31) et (32) munies chacune des vannes (3 la) et (32a). La pompe (6) est mise en fonctionnement quand la pression des gaz incondensables dans un des deux réacteurs est supérieure à 10-2 millimétre de mercure (Torr). Le condenseur (23) est relié à l'évaporateur (11) directement par une canalisation (35) sur laquelle est disposée une vanne (28). Une pompe péristaltique (4) est disposée sur la canalisation (35) de façon à assurer le retour de l'eau condensée vers l'évaporateur (11) permettant ainsi de maintenir un niveau suffisant d'eau, lors de la production de froid ou de chaud. Un moyen de gestion électronique ou autre de température et de pression (25) tient en mémoire rétat complet de l'ensemble de climatisation au fùr et à mesure de son avancement. n est relié au réacteur (22), à l'axe central (2) de l'ensemble, à la pompe péristaltique (4), à la vanne (28), à la pompe à vide (6), et au vannes (3 la) et (32a). Selon la figure (2), ledit ensemble de climatisation est constitué de deux ventilateurs (10) et (20), un svaporateur (11), un réacteur (21) contenant de la zéolithe muni d'un moyen de chauffage, un condenseur (23). Ledit ensemble est comme dans le cas de la figure (1), inséré dans un mur ou paroi (3). I1 est solidaire d'une plaque (1) présentant des joints pour assurer une étanchéité avec la paroi (3) et entre les zones (A) et (13). La plaque (1) présente aussi un axe central (2) qui permet une rotation à 1800 dudit ensemble, axe qui peut être horizontal ou vertical (voir plus haut). Du côté de la zone (A) sont disposé le ventilateur (10) et l'évaporateur (11) contenant de liteau. Une canalisation(12) relie l'évaporateur (11) au réacteur (21). Sur la canalisation (12) est disposée une vanne (26). Du côté de la zone 03) sont disposés le ventilateur (20), le réacteur (21) et le condenseur (23). Le réacteur (21) est relié au condenseur (23) par une canalisation (30) comportant une vanne (27a). Le condenseur (23) est relié à l'évaporateur (11) par une canalisation (35) comportant une vanne (28). Le réacteur (21) est également relié à une pompe à vide (6). Concernant le moyen de gestion électronique ou autre (25) il est relié au réacteur (21) et aux autres éléments comme décrits pour la figure (1). Le dispositif qui vient d'être décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: Selon la figure (1), la zone (B), équivalente au local clos, va être chauffée et par conséquent la zone (A) va être refroidie. On alimente en énergie le réacteur (21), c'est à dire qu'il est chauffé soit par une énergie à bas niveaux, soit par de l'électricité. n y a alors régénération de la zéolithe c'est à dire que, I'eau contenue dans la zéolithe se transforme en vapeur et va se condenser dans le condenseur (23); cette condensation dégage de la chaleur, elle est alors envoyée dans la zone (B) par le ventilateur (20). La ventilation maintient la température du condenseur en dessous de 100"C. Pendant la phase de refroidissement du réacteur (21) les chaleurs latentes contenues dans la zéolithe et le métal support sont renvoyées par le ventilateur (20) vers la zone (B). Dès que la quantité de chaleur nécessaire au chauffage de la zone (B) fournie par la régénération du réacteur (21) devient insuffisante, le réacteur (22) est mis en adsorption et la chaleur dégagée par adsorption de l'eau dans ce réacteur est aussi envoyée dans la zone (B) Pendant ce temps Le ventilateur (10) réchauffe l'évaporateur (I l)pour favoriser Pévaporation de l'eau contenue dans l'évaporateur(l 1). Quand il manque de l'eau dans l'évaporateur (11), la pompe (4) est mise en fonctionnement de façon à compléter le niveau nécessaire au fonctionnement, cette eau étant prise dans le condenseur (23). Selon la figure (2) ce dispositif à réacteur rapide, est remarquable car il est capable de chauffer pendant une minute et de refroidir la minute suivante. Le principe de fonctionnement est le même que pour le dispositif de la figure (1) si ce n'est qu'il comporte qu'un seul réacteur (21). Quand cet ensemble est employé en tant que moyen de chauffage, la chaleur latente de la zéolithe et du métal support est utilisée dans la zone (B), ainsi que la chaleur de condensation de l'eau dès que cette chaleur devient insuffisante, la remise en adsorption du réacteur (21) peut poursuivre la production de chaleur nécessaire à la zone (B). n est à remarquer que, quelque soit le temps de la réaction, ce système fonctionne en continu dans le sens du chauffage de la zone (B) Pour le refroidissement de la zone (A) de la figure (2) la quantité eau refroidie dans l'évaporateur (11) devra être suffisante pour assurer une réserve de froid pour cette utilisation. Pour des puissances frigorifiques importantes il sera nécessaire de prévoir que la partie évaporateur sera maintenue à une température inférieure à 0 C de façon à accumuler de la puissance frigorifique pour pouvoir la fournir pendant la régénération du réacteur (21). Pour le maintien du niveau d'eau de l'évaporateur (11), la pompe devra être une pompe à haute pression, car le remplissage sous une température inférieure à 0 C doit se faire sous haute pression de façon à créer une sorte de neige dans 1' évaporateur. Si les zones (13) des deux figures sont les zones d'utilisations les ensembles seront pivotés autour de l'axe (2) fonction de la demande de l'utilisateur. Cependant dans les deux cas, c'est la zone d'utilisation et seulement cette zone qui peut être régulée par le moyen de gestion (25). En aucun cas on ne peut réguler les deux zones (A) et (B). Cet ensemble s'il est particulièrement adapté pour le logement, peut aussi être adapté aux véhicules automobiles, aux caravanes, aux bateaux avec ou sans moteur, sans que cette liste puisse être exhaustive car les applications en sont nombreuses et par conséquent non citées ci-dessus. L'énergie utilisable est en résumée toute forme de chaleur dont le niveau se situe au minimum au-dessus de 100 "C. On peut donc utiliser: les capteurs solaires, la biomasse, les combustibles solides, liquides, ou gazeux, l'électricité, la chaleur récupérée sur un pot d'échappement de moteur thermique. REVENDICATIONS 1/ Ensemble de climatisation caractérisé en ce qu'il est disposé dans une ouverture de paroi (3) d'un local clos de telle sorte qu'il puisse chauffer et/ou refroidir l'intérieur dudit local clos et en ce qu'il puisse pivoter autour d'un axe (2) de façon à chauffer et/ou refroidir l'intérieur dudit local clos en échangeant la chaleur avec l'air de respace extérieur 2/ Ensemble de climatisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit ensemble est solidaire d'une plaque (1) comportant un axe central (2) destiné à faire pivoter ledit ensemble d'un angle de 1800, ladite plaque pouvant supporter des températures supérieures à 2500 C. 3/ Ensemble de climatisation selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'axe central (3) est horizontal ou vertical. 4/ Ensemble de climatisation selon rune quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce qu'il est constitué d': - au moins un ventilateur à deux hélices (10), (20), - au moins un évaporat,eur (11) - au moins un ensemble contenant un moyen de chauffage(21), (22) - au moins un condenseur (23) - des moyens de liaison (12) entre l'ensemble (21) (22) et l'évaporateur (1 1)et l'ensemble (21),(22) et le condenseur (23) - au moins un moyen de gestion de température et de puissance 5/ Ensemble de climatisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite plaque est montée dans la paroi (3) dudit local de façon étanche 6/ Ensemble de climatisation selon la revendication 4 caractérisé en ce que l'ensemble contenant un moyen de chauffage (21),(22) contient de la zéolithe. 7/ Ensemble de climatisation selon la revendication 4 ou la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits ensemble (21), (22) fonctionnent alternativement. 8/ Ensemble de climatisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il peut fonctionner avec des systèmes énergétiques à bas niveaux dont le niveau est supérieur à 100 "C. 9/ Ensemble de climatisation selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'énergie peut être de l'électricité, un combustible gazeux ou liquide. 10/ Ensemble de climatisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il s'applique à la climatisation des locaux d'habitation, aux caravanes, aux bateaux avec ou sans moteur.