Brevet FR2727957A1 — publié le 19960614

La présente invention concerne un capteur désalinisateur solaire destiné à la production d'eau douce à partir d'eau de mer ou d'eau saumâtre non potable. ETAT ACTUEL DU PROCEDE. Il existe de nombreux procédés pour obtenir de l'eau douce à partir de l'eau de mer. Les plus répandus étant les bouilleurs condenseurs et le procédé d'osmose inverse. L'un comme l'autre procédé présente l'inconvénient d'avoir recours à une énergie plus ou moins coûteuse. Le procédé de la présente invention fait appel à une énergie gratuite, L'énergie solaire. Ce dispositif permet d'obtenir de l'eau douce à un moindre coût. Le dispositif est constitué par un capteur solaire à effet de serre composé: - D'un boitier pouvant être incliné en fonction de l'incidence moyenne des rayons solaires. - Ce boitier est fermé par une surface transparente (2) derrière laquelle est placée - Une surface appelée évaporateur (1) de couleur foncée ou noire pour absorber l'énergie solaire et dont la particularité est d'être formée par une série de rainures paralléles horizontales délimitant ainsi des canaux parallèles horizontaux.Une matière noire poreuse ou microporeuse recouvre la surface des ramures. n peut s'agir de materiau naturels, tel que scories volcaniques, laves concassées, charbon de bois ou artificiels matières plastiques non tissées ou feutrines. La surface de l'évaporateur est réalisée en materiau incorrodables tel que polyéthylène, polypropylène, polyesther dont le moulage est aisé. - Cette surface absorbante repose sur une épaisseur d'un isolant thermique (3) ( mousse de polyuréthanne ou autre isolant thermique) - Ces canaux communiquent un à un par des orifices situés en quinconce et de manière opposé de telle sorte que le liquide ( eau salée ) parcourt toute la longueur d'une rainure avant de s'écouler dans la rainure sous-jacente et ainsi de suite sur toute la hauteur du capteur. (fig. 2X1) - Le trajet effectué par le liquide comporte une certaine longueur, ( fonction du nombre de rainures et de la hauteur du capteur), et sera exposé aux rayons solaires un temps suffisant pour permettre son réchauffement entraînant l'évaporation de l'eau contenue dans l'eau salée. - La vapeur d'eau ainsi formée viendra se condenser sur la surface des tubes du condenseur situé dans l'enceinte de la serre. Ces tubes peuvent être situés dirrectement dans la partie antérieure de la serre ou situés dans un second compartiment à l'arrière de l'évaporateur (fig. 1). Ce compartiment sera isolé du milieu exterieur par une épaisseur d'isolant thermique (3) - Ce compartiment communique librement avec le compartiment antérieure en partie basse et en partie haute.(9) et (10) (fig. I et fig. 2 ). Cette disposition presente l'avantage de créer une ventilation naturelle en circuit fermé à l'intérieure même du capteur.L'air situé dans le compartiment antérieur chauffé par le rayonnement solaire monte et passe à la partie supérieure (9) vers la zone du condenseur tandis que l'air situé dans le compartiment postérieure se refroidit en cédant ses calories à l'eau des tubes du condenseur. Cet air froid (10) se dirige vers le bas du capteur pour passer à nouveau dans le compartiment antérieur. Ce flux d'air permet un meilleur rendement du processus. - A l'interieur des tubes du condenseur (7) une circulation d'eau "fraîche" est assurée Il samit de l'arrivée de l'eau à traiter. Cette eau plus fraiche(4) permet un refroidissement permanent de la surface de ces tubes. Conjointement cet eau, circulant dans la lumière de ces tubes, va se réchauffer par transfert des calories cédées par le phénomène de condensation ce qui a pour effet d'élever sa température. Ce mecanisme réalise un préchauffage de l'eau salée. - Cet eau préchauffée est ensuite portée si necessaire à une température plus élevée dans les tubulures situées au niveau du plan focal d'un capteur parabolo-cylindrique(8) fixé en partie haute du capteur. Cet eau chaude et salée se déverse alors dans la rainure supérieure de l'évaporateur où elle va subir le processus d'évaporation lors de sa circulation dans les canaux du capteur. La concentration en sel de ce eau va s'accroitre par perte d'eau douce pour former une saumure (6) qui est évacuée au bas du capteur. - L'eau douce formée par la condensation de la vapeur d'eau sur les tubes du condenseur (7) va former des gouttelettes d'eau qui vont glisser le long de ces tubes pour être ensuite recoltées en partie basse des tubes dans un collecteur (5).(fig. 3) - A la partie basse du plan vitré du capteur un dispositif en forme de gouttière permet le recueil de l'eau de pluie par ruisellement sur la vitre du capteur pouvant apporter un complement d'eau douce. - La géométrie et l'agencement des élements constituant le capteur permet un racordement en batterie de plusieurs capteur. L'avantage de ce procédé est de ne comporter aucune pièce mobile et de ne nécessiter aucune autre énergie que celle du soleil. La circulation de l'eau au niveau du capteur se fait essentiellement par gravité à partir d'un bassin situé en surélévation. Ce bassin peut être alimenté en eau par l'intermédiaire d'une pompe actionnée par une éolienne. RE\INDICATIONS 1) Dispositif pour obtenir de l'eau douce à partir de l'eau de mer ou d'eau saumâtre par utilisation de l'énergie solaire caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier incliné en fonction de l'incidence moyenne des rayons solaires dans lequel est placé un évaporateur (1) constitué d'une surface sombre captant l'énergie thermique des rayons solaires sur laquelle ruisselle l'eau à traiter et d'un condenseur (7) constitué par des tubes où circule l'eau à traiter Une isolation thermique (3) est placée en arrière de l'évaporateur et du condenseur. 2) Dispositif suivant la revendication I caractérisé en ce que le boîtier est fermé au niveau de sa face antérieure par une épaisseur de matériau transparent(2) délimitant un espace dans lequel le phénomène d'évaporation et de condensation va pouvoir se produire en circuit fermé. 3) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la surface de l'évaporateur (1) est réalisée dans un matériau incorrodable tel que le polyéthylène, polypropylène, polyesther dont le moulage est aisé. La surface de l'évaporateur est recouverte de matière poreuse de couleur foncée pour accroître la surface d'évaporation. Il peut s'agir de materiaux naturels, tel que scories volcaniques laves concassées ou charbon de bois, ou artificiels matière plastiques de type non tissés ou feutrines.. 4) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les tubes constituant le condenseur (7) peuvent être situés soit dans le compartiment antérieur du capteur soit dans un compartiment situé en arrière de l'évaporateur dans un dédoublement de l'isolant. Cette dernière disposition présente l'avantage de créer une ventilation naturelle en circuit fermé à l'intérieur même du capteur. L'air situé dans le compartiment antérieur chauffé par le rayonnement solaire monte (9) et passe dans la zone du condenseur tandis que l'air situé dans le compartiment postérieur se refroidit en cédant ses calories à l'eau des tubes du condenseur. Cet air froid se dirige vers le bas du capteur pour passer à nouveau dans le compartiment antérieur(l0). Ce flux d'air permet un meilleur rendement du processus. 5) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le condenseur (7) est formé par une serie de tubes parallèles situés dans l'enceinte du capteur. L'arrivée de l'eau fraiche(4) à travers ces tubes va entrainer la condensation de la vapeur d'eau produite par l'évaporateur. Cette eau de condensation va circuler sous forme de goutelettes le long des tubes pour être ensuite collectées en partie basse des tubes (5). Cet échange thermique entraîne le réchauffement de l'eau contenue dans ces tubes effectuant ainsi un préchauffage de l'eau salée. 6) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par ce qu'il peut être associé si necessaire à un capteur solaire parabolo cylindrique (8) réfléchissant dont le but est de compléter l'élévation de température de l'eau déjà préchauffée. Cette eau va compléter son élévation de température au niveau d'une tubulure (12) située au niveau du plan focal du capteur parabolique. 7) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'eau ainsi chauffée circule dans les canaux situés sur la surface de l'évaporateur(fig. 2 ) communiquant entre eux par des orifices situés en quinconce de telle sorte que le liquide circulant ne puisse emprunter la rainure sous-jacente qu'en ayant entièrement parcouru la rainure sus-jacente. Ce dispositif permet l'exposition prolongée de l'eau à traiter au rayonnement solaire entrainant sa montée en température et son évaporation. L'évacuation de la saumure se fera en partie basse (6). 8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un dispositif de recueil d'eau de pluie (13) peut etre associé au capteur en partie basse du vitrage et permet ainsi d'utiliser le plan des capteurs pour la recolte d'eau douce naturelle en complement. 9) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la géométrie et l'agencement des élements constituant le capteur permet leur racordement facile en ensembles de plusieurs capteurs.