Brevet FR2757255A1 — publié le 19980619

Domaine de la technique La présente invention concerne un dispositif à absorption, du type frigopompe, thermopompe ou thermofrigopompe, destiné à la production de chaleur et/ou de froid pour un usage domestique ou industriel. Art antérieur Le schéma de principe d'une frigopompe est donné à la figure 1. Le fonctionnement d'une telle frigopompe repose sur deux opérations distinctes. La première consiste à séparer (par un séparateur 12) les deux constituants d'un mélange frigorigène 10 formé d'une solution concentrée (le concentrat 14) et d'un solvant pur 16, cette séparation étant réalisée grâce à la dégradation d'un flux de chaleur entre une source à haute température 18 (par exemple une flamme de combustion à plus de 1000"C) et un puits de chaleur 20 (constitué par exemple par un environnement ambiant à 30"C). La seconde opération consiste ensuite à remélanger les constituants séparés (dans un mélangeur 22) pour reformer le mélange frigorigène initial (le diluat 10), à partir de la ré-évaporation du solvant par pompage de chaleur d'un fluide frigoporteur (constitué par exemple d'eau glycolée ou tout autre liquide à bas point de congélation) d'un système de climatisation 24 et d'absorption de la vapeur ainsi obtenue dans la solution concentrée 14, ce mélange libérant une chaleur de condensation-absorption à un niveau thermique supérieur à celui de l'environnement ambiant 20. Une premier exemple d'une structure de frigopompe de l'art antérieur reposant sur le principe général de la figure 1 est montrée sur la figure 2. Il s'agit d'une frigopompe à deux étages dc désorption-condensation, dite à deux effets. La chaudière 26 se présente avec sa chambre dc combustion 28 comme une chaudière classique dc production d'eau chaude surchauffée ou de vapeur pour un réseau de chauffage central dc bâtimcnt. Elle est reliée à un séparateur 32 comportant deux étages de désorption-condensation et parcouru par une eau de réfrigération (ayant un rôle de fluide caloporteur chaud) qui provient directement d'un aéro-réfrigérant 38 et y rctourne après avoir acquis un niveau thermique supérieur (par exemple de 350C à 40"C). Les deux étages de désorption-condensation servent à régénércr une solution diluée d'un fluide frigorigène (le diluat) de même concentration introduite en parallèle dans chacun de ces deux étages. Cette régénération est réalisée par vaporisation du diluat sous l'effet de la chaleur émise par la chambre de combustion 28. Le solvant pur qui s en évapore va se condenser et la solution concentrée (le concentrat) ainsi que le solvant chaud qui en résultent seront ensuite recueillis séparément et seront dirigés vers un mélangeur 34 au travers d'échangeurs statiques 36, lesquels réchauffent à leur tour la solution diluée et le solvant froid introduits à contre-courant dans ces échangeurs. Le mélangeur 34 qui fait fonction d'évaporateur-absorbeur reçoit d'une part le solvant pur qui va subir une évaporation sous l'effet de la circulation d'un fluide caloporteur froid traversant le système de climatisation 40 et d'autre part la solution concentrée qui va se diluer au contact du solvant provenant de cette évaporation. Le mélangeur est en outre parcouru par le fluide caloporteur chaud qui provient directement de l'aéro-réfrigérant 38 et y retourne après avoir acquis également un niveau thermique supérieur (de 35"C à 40"C comme indiqué précédemment). On notera que cette structure est relativement simple mais présente des performances limitées, notamment en température. Un second exemple d'une structure de frigopompe mettant également en oeuvre le principe de la figure 1 est décrit dans le brevet français nO 83 20573. Cette frigopompe 50 illustrée sur la figure 3 et appelée machine à induction thermique par son inventeur utilise un mélange frigorigène dont les deux constituants de volatilités différentes sont alternativement séparés et mélangés dans respectivement une colonne de distillation 52 et une colonne de distillation inverse 54. Chaque colonne comporte un bouilleur-évaporateur 56, 58 à une extrémité et un condenseur 60, 62 à l'autre extrémité. La phase riche en constituant volatil sortant de la tête de la colonne de séparation 52 est refroidie dans un échangeur 64 puis injectée dans l'évaporateur 58 de la colonne de distillation inverse (colonnc mélangeuse) et la phase pauvre en constituant volatil sortant du pied de cette colonne de distillation 52 est refroidie dans un deuxième échangeur 66 et injectée en tête de la colonne de distillation inverse 54. De meme, le mélange supérieur sortant de la tête de cette colonne de distillation inverse 54 traversant à contre-courant le deuxième échangeur 66 est réinjecté dans le bouilleur 56 de la colonne de distillation 52 et le mélange inférieur sortant du pied de la colonne de distillation inverse 54 et servant de contre-courant au premier échangeur 64 est réinjecté en tête de la colonne de distillation 52. Cette association de deux colonnes, l'une fonctionnant en séparateur par distillation, l'autre en mélangeur par distillation inverse, associée au choix d'un couple de constituants adéquat offre l'avantage, notamment lorsque des échangeurs de chaleurs complémentaires sont utilisés pour coupler thermiquement des zones homologues de chaque colonne, de permettre un fonctionnement quasi-réversible de cette frigopompe et de présenter un faible rapport de recirculation du mélange. Toutefois, la structure proposée est relativement complexe et elle manque de flexibilité pour faire évoluer les paramètres de structure et de fonctionnement. En outre, il n'est pas fait mention de la possibilité d'une production simultanée de chaud et de froid utiles. Objet et définition de l'invention La présente invention a pour objet de proposer un dispositif à absorption présentant des performances élevées dont la structure particulière, mais toutefois relativement simple, permet de réaliser selon les différentes interconnexions effectuées entre les éléments la composant une production simultanée ou non de chaleur et de fraîcheur utiles. Il s'agit en fait de permettre par une structure unique la réalisation d'une frigopompe (pour produire de la fraîcheur utile), d'une thermopompe (pour produire de la chaleur utile) ou d'une thermofrigopompe (pour produire simultanément de la fraîcheur et de la chaleur utiles) selon les besoins de son utilisateur. Ces buts sont atteints par un dispositif à absorption pour la production de chaleur et/ou de froid utiles à partir d'un fluide frigorigène dont les constituants de volatilités différentes sont tout d'abord séparés par chauffage et évaporation au niveau d'un séparateur en un mélange riche et un mélange pauvre puis recomposés au niveau d'un mélangeur par évaporation du mélange riche et absorption de la vapeur ainsi dégagée dans le mélange pauvre, le séparateur comportant montés en série un bouilleur, une colonne de distillation fractionnée et un condenseur, caractérisé cn ce que la colonne de distillation comporte plusieurs entrées correspondant chacune à une composition déterminée du mélange frigorigène et plusieurs sorties associées à ces entrées et correspondant également à une composition déterminée mais différente de ce mélange, ces entrées et sorties étant reparties tout au long du séparateur, et en ce que le mélangeur comporte plusieurs cellules dont au moins une première cellule et une dernière cellule formées chacune d'un évaporateur qui reçoit le mélange riche d'une composition déterminée et délivre un mélange pauvre d'une composition déterminée et d'un absorber qui reçoit un mélange pauvre d'une autre composition déterminée ct délivre un mélange riche d'une autre composition déterminée, l'entrée de l'évaporateur de la première cellule étant reliée sensiblement au sommet de la colonne de distillation et l'entrée de absorber de la dernière cellule étant relié sensiblement au pied de la colonne de distillation, l'entrée de absorber de la première cellule, l'entrée de l'évaporateur de la dernière cellule, et les entrées des éventuelles autres cellules intermédiaires étant reliées sélectivement soit aux différentes sorties de la colonne de distillation soit aux sorties des évaporateurs et absorbeurs des autres cellules, l'un au moins des mélanges appauvris sortant des évaporateurs et l'un au moins des mélanges enrichis sortant des absorbeurs étant réinjectés dans la colonne de distillation au niveau des entrées correspondant à leur composition. Par cette structure de dispositif à absorption multiétagé, il est possible d'obtenir des rendements plus élevés que ceux des dispositifs antérieurs et de produire selon les besoins de la chaleur et/ou de la fraîcheur utiles. Selon le mode de réalisation envisagé, I'une au moins desdites cellules mélangeuses peut comporter un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur produisant de la fraîcheur utile et un circuit de circulation d'un fluide caloporteur produisant de la chaleur utile. Elle peut aussi comporter un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur produisant de la fraîcheur utile et un circuit de circulation d'un fluide caloporteur pour rejeter la chaleur excédentaire dans l'environnement ou bien encore un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur pour prélever de la chaleur dans l'environnement et un circuit de circulation d'un fluide caloporteur produisant de la chaleur utile. Lorsque le dispositif est destiné à produire de la fraîcheur, le circuit de circulation du fluide frigoportcur peut être relié à un système de conditionnement d'air et le circuit de circulation du fluide caloporteur peut être relié à un dispositif de circulation d'air atmosphérique du type aéro-réfrigérant. Lorsque le dispositif est destiné à produire de la chaleur, le circuit de circulation du fluide caloporteur peut être relié à un circuit d'eau de ville. Pour la réalisation d'une frigopompe à partir d'un dispositif selon l'invention, il est préférable que l'évaporateur et l'absorbeur d'une cellule considérée soient reliés à des niveaux de la colonne de distillation ayant des températures déterminées de telle sorte que leur différence soit au moins supérieure à la différence de température existant entre la chaleur produite par l'absorbeur et la chaleur prélevé à l'évaporateur (différence dite aussi saut thermique de la cellule). De préférence, le bouilleur est chauffé directement par une source de chaleur à haute température ou par la circulation d'un fluide caloporteur à haute température et le condenseur est refroidi par un fluide caloporteur. Avantageusement, le fluide frigorigène est un mélange tel que l'ammoniac et l'eau ou une amine ou un alcool ou encore un mélange de l'un des composés volatils suivants: dimethyl-ether, formaldehyde, methyl-ethylether, ethylène-oxide, acetaldehyde, diethylether, propylène-oxide, divinylether, methyl-propyl-ether, 2-propenal, acétone, ethyl-propyl-ether, méthanol, éthanol, isopropanol, propanol et d'un composé lourd moins volatil choisi parmi l'eau, un glycol (monoéthylène, glycol, di-éthylène glycol, propylène glycol, etc.) et le glycérol. Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'une frigopompe, - la figure 2 est un premier exemple de réalisation d'une frigopompe de l'art antérieur, -la figure 3 est un second exemple de réalisation d'une frigopompe de l'art antérieur, - la figure 4 montre un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 6 montre une variante du deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 7 montre un troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 8 montre une variante du troisième mode de réalisation de l'invention, - la figure 9 montre un quatrième mode de réalisation de l'invention, et - la figure 10 montre un cinquième mode de réalisation de l'invention, Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel Un premier mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4 qui montre un schéma détaillé d'une frigopompe reposant sur le principe général de la figure 1. Cette frigopompe utilisc un mélange frigorigène d'ammoniac/cthylène-glycol dont les températures d'ébullition sous une pression de 15 bar sont respectivement de 40"C pour l'ammoniac (le constituant le plus volatil) et de 240"C pour le glycol. Le séparateur de cette frigopompe est constitué par une colonne de distillation fractionnée adiabatique classique 70 (du type de celle utilisée dans les industries chimiques ou pétrochimiques, par exemple une colonne à plateaux perforés ou à calottes de barbotage) destinée à séparer les deux constituants de ce mélange avec en pied de colonne, relié en série, un bouilleur 72 destiné à réchauffer le mélange (par la circulation d'un fluide caloporteur à haute température ou directement, par exemple, par les fumées d'une chambre de combustion) et qui contient du glycol quasi-pur (avec un titre massique en ammoniac de x = 0.01) à 240"C et en tête de colonne, également relié en série, un condenseur 74 qui est destiné à réchauffer un fluide caloporteur et contient de l'ammoniac également quasipur (x = 0.99) à 40"C. La différence de température (200"C = 240"C -40 C) entre les deux extrémités de cette colonne fonctionnant sous la pression de 15 bar constitue en quelque sorte une force motrice thermique dont la fonction est de convertir l'énergie thermique en énergie chimique nécessaire pour séparer le mélange. Le mélangeur est quant à lui constitué par un ensemble de cellules mélangeuses (trois cellules 76, 78 et 80 dans l'exemple illustré) dont la fonction est de reconvertir l'énergie chimique des constituants séparés en exergue thermique pour produire de la fraîcheur utile (par échange avec un fluide frigoporteur) en rejetant dans l'environnement de la chaleur (par échange avec un fluide caloporteur). Chaque cellule est représentée symboliquement par un rectangle muni de deux serpentins externes véhiculant respectivement le fluide frigoporteur et le fluide caloporteur et dans lequel coulent face à face deux films ruisselants, le film de gauche représentant un évaporateur qui reçoit un mélange riche en ammoniac (ERn) et d'où sort un mélange pauvre (EPn) et le film de droite représentant un absorbeur qui au contraire reçoit un mélange pauvre en ammoniac (APn) et délivre un mélange riche (ARn). On notera que les valeurs numériqucs présentes sur cette figure et les suivantes correspondent, sauf mentions contraires, à des pressions, températures et titres massiques en ammoniac. L'ammoniac quasi-pur prélevé au sommet de la colonne de distillation 70 en dessous du condenseur 74 est injecté au niveau d'une entrée ER1 de l'évaporateur d'une première cellule 76 ct ressort appauvri au niveau d'une sortie EPI de cet évaporateur pour être dirigé vers une première entrée A0 en tête de la colonne de distillation 70. De même, un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une première sortie S1 de la colonne de distillation est injecté au niveau d'une entrée AP1 de l'absorbeur de la première cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR1 dc cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une deuxième entrée Al de la colonne de distillation 70. Bien entendu, des échangeurs 82, 84, des pompes 86, 88, des vannes 90, 92 ou des détendeurs (non représentés) sont prévus dans les circuits de circulation de ces mélanges entre le condenseur 74, la première cellule 76 et la colonne de distillation 70. De même, un mélange riche en ammoniac prélevé à une deuxième sortie S2 de la colonne de distillation 70 est injecté au niveau d'une entrée ER2 de l'évaporateur d'une deuxième cellule (ou cellule intermédiaire 78) et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP2 de cet évaporateur pour être dirigé vers une troisième entrée A2 de cette colonne de distillation. Pareillement, un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une troisième sortie S3 de la colonne de distillation est injecté au niveau d'une entrée AP2 de l'absorbeur de la deuxième cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR2 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une quatrième entrée A3 de la colonne de distillation 70. Bien entendu, des échangeurs 94, 96, des pompes 98, 100 et des vannes 102, 104 sont également prévus dans les circuits de circulation de ces mélanges entre la deuxième cellule 78 et la colonne de distillation 70. Enfin, le mélange à faible titre d'ammoniac prélevé au pied de la colonne de distillation 70, au niveau d'une quatrième sortie S4, est injecté au niveau d'une entrée ER3 de l'évaporateur d'une troisième et dernière cellule 80 et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP3 de cet évaporateur pour être dirigé vers une cinquième entrée A4 de cette colonne de distillation. De la même façon, un mélange pauvre en ammoniac soutiré d'une cinquième sortie S5 au pied du bouilleur 72 est injecté au niveau d'une entrée AP3 de l'absorbeur de la troisième cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR3 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une sixième entrée A5 disponible en tête du bouilleur. Bien entendu et comme pour les deux cellules précédentes, des échangeurs 106, 108, des pompes 110, 112 et des vannes 114, 116 sont aussi prévus dans les circuits de circulation de ces mélanges entre la troisième cellule 80, la colonne de distillation 70 et le bouilleur 72. On notera que les prélèvements du mélange au niveau de la colonne de distillation ne sont pas effectuées en des endroits quelconqucs. En effet, on sait que tout le long de cette colonne la température varie progressivement de 40"C à 240"C (dans le cas du couple ammoniac/cthylène glycol considéré). Il est donc possible, au niveau de cette colonne, de définir des zones ayant une différence de température déterminée correspondant au saut thermique souhaité pour l'installation (en pratique légèrement supérieur), le saut thermique étant la différence de température entre la chaleur rejetée à l'environnement et la fraîcheur utile désirée. Le mélange riche sera prélevé à l'extrémité supérieure de chaque zone et le mélange pauvre sera prélevé à l'extrémité inférieure. Les mélanges respectivement appauvri et enrichi qui sortent de chaque cellule sont quant à eux réinjectés dans la colonne de distillation à des niveaux correspondant à leur composition. On obtient ainsi un système quasi-réversible avec un coefficient de performance très proche de son maximum théorique. Toutefois, cette structure suppose de disposer de plusieurs échangeurs de chaleur très efficaces et dès lors relativement onéreux. Aussi, pour des applications où l'aspect économique est important, il peut être préférable de recourir au deuxième mode de réalisation de l'invention représenté par la structure de la figure 5 que l'on décrira maintenant dans le cadre d'un mélange binaire classique ammoniac/eau. Cette structure comporte, comme précédemment, montés en série dans le sens de circulation de la vapeur un bouilleur 172 qui contient de l'eau quasipure (x = 0.02) à 166"C, une colonne de distillation fractionnée 170 destinée à séparer les deux constituants du mélange ammoniac/eau, et un condenseur 174 qui contient de l'ammoniac également quasi-pur (x = 0.99) à 40"C. Il comporte également un ensemble de cellules mélangeuses, dont une première cellule 176, une cellule intermédiaire 178 et une dernière cellule 180, chaque cellule étant formée d'un évaporateur qui va recevoir le mélange riche en ammoniac et d'un absorbeur qui, au contraire, va recevoir le mélange pauvre en ammoniac. Tout d'abord, l'ammoniac quasi-pur prélevé au sommet de la colonne de distillation 170 en dessous du condenseur 174 est injecté au niveau d'une entrée ER1 de l'évaporateur de la première cellule 176 et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP1 de cet évaporateur pour être dirigé vers une première entrée A0 en tête de la colonne de distillation 170. Par contre, le mélange pauvre en ammoniac injecté au niveau d'une entrée AP1 de l'absorbeur de cette première cellule n'est plus prélevé, comme dans la structure précédente, à une sortie intermédiaire (S1) de la colonne dc distillation mais au contraire est issu d'une sortie EP2 de l'évaporateur dc la deuxième cellule 178, au travers d'un échangeur 184. En sortie AR1 de l'absorbeur de la première cellule, le mélange ressort enrichi pour être injecté au niveau d'une entrée ER2 de l'évaporateur de la deuxième cellule 178, en traversant à contre-courant l'échangeur 184. Bien entendu, un échangeur 182 est prévu dans le circuit de l'évaporateur de la première cellule 176, de même que des pompes 186, 192 et des vannes 188, 194 et un détendeur (non représenté) dans ce circuit et celui de l'évaporateur de la deuxième cellule 178. De même, alors que dans la structure de la figure 4 L'entrée AP2 de l'absorbeur de la deuxième cellule est alimentée par un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une autre sortie intermédiaire (S3) de la colonne de distillation, cette entrée reçoit maintenant ce mélange appauvri depuis la sortie EP3 de l'évaporateur de la troisième cellule 180, au travers d'un échangeur 190, et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR2 de cet absorbeur pour être retourné, en traversant à contre-courant l'échangeur 190, au niveau d'une entrée ER3 de l'évaporateur de la troisième cellule. Bien entendu, des pompe 196 et vanne 198 sont également prévus dans ce circuit de circulation du mélange entre les deuxième et troisième cellules 178, 180. Enfin, le mélange pauvre en ammoniac prélevé au niveau d'une dernière sortie S5 du bouilleur 172 est injecté au niveau d'une entrée AP3 de l'absorbeur de la troisième cellule 180 et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR3 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une seconde entrée A4 disponible au pied de la colonne de distillation 170. Un échangeur 200, une pompe 202 et une vanne 204 sont aussi prévus dans ce circuit de circulation du mélange entre l'absorbeur de la troisième cellule 180, la colonne de distillation 170 et le bouilleur 172. On aura noté que cette structure comporte quatre boucles de circulation du mélange (une première, une dernière et deux boucles centrales) qui ne sont reliées entre elles que par les débits de vapeur V1, V2, V3 de chaque cellule. En pratique, afin de garantir un fonctionnement non seulement lors du démarrage de l'installation mais encore en régime stationnaire, il convient de munir chacune de ces boucles d'un système de rcgulation automatique destiné à corriger les éventuelles fluctuations positives ou négatives des débits de vapeur ou des titres en ammoniac. Dc tcls systèmes n'ont pas fait l'objet, dans un souci de simplification, d'une représentation au niveau de la structure de la figure 5. Mais, par exemple, si l'on a pris soin de disposer au point bas de chaque boucle un réservoir muni d'un Icctcur de niveau de liquide, il suffit alors par des vannes commandées d'autoriscr des liaisons entre boucles ou par un simple dispositif à débordement de prévoir des transferts de liquide entre l'évaporateur et l'absorbeur d'une même cellule. Le fonctionnement en régime stationnaire de cette structure peut aussi être obtenu en recourant à la structure de la figure 6 dans laquelle des débits complémentaires sont prélevés à des niveaux adéquats de la colonne de distillation 170. Les éléments communs à ces deux structures qui portent en conséquence les mêmes références ne sont pas à nouveau décrits. On notera seulement que par rapport à la structure de la figure 5, cette structure comporte deux boucles auxiliaires complémentaires. Dans la première, une quantité déterminée mais faible d'un mélange riche en ammoniac prélevé au niveau d'une sortie S2 de la colonne de distillation 170 est injecté, au travers d'un premier échangeur 206, au niveau de l'entrée ER2 de l'évaporateur de la deuxième cellule 178 en complément du mélange riche issu de l'absorbeur de la première cellule 176 (en sortie AR1) et le mélange appauvri qui en résulte est retourné pour une faible partie (la partie principale étant injectée en AP1 dans l'absorbeur de la première cellule) au niveau d'une entrée A2 de la colonne de distillation après avoir traversé en contre-courant le premier échangeur 206. Dans la seconde boucle auxiliaire, une quantité déterminée mais faible d'un mélange riche en ammoniac prélevé au niveau d'une autre sortie S3 de la colonne de distillation 170 est injecté, au travers d'un second échangeur 208, au niveau de l'entrée ER3 de l'évaporateur de la troisième cellule 180 en complément du mélange riche issu de l'absorbeur de la deuxième cellule 178 (en sortie AR2) et le mélange appauvri qui en résulte est également retourné pour une faible partie (la partie principale étant injectée en AP2 dans l'absorbeur de la deuxième cellule) au niveau d'une entrée A3 de la colonne de distillation après avoir traversé à contre-courant le second échangeur 208. Des pompes et vannes 210 à 216 sont en outre prévues pour compléter cette structure et permettre une circulation du mélange adéquate. La figure 7 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel les deux boucles centrales de circulation du mélange ne sont plus fermées, comme sur la structure dc la figure 6, mais au contraire ouvertes, c'est à dire qu'elles traversent chacune la colonne de distillation sur une courte longueur. Cette structure comporte, comme précédemment, montés en série dans le sens de circulation de la vapeur un bouilleur 172 qui contient de l'eau quasipure (x = 0.02) à 166"C, une colonne de distillation fractionnée 170 destinée à séparer les deux constituants du mélange ammoniac/eau, et un condenseur 174 qui contient de l'ammoniac également quasi-pur (x = 0.99) à 40"C. Il comporte également un ensemble de cellules mélangeuses 176, 178 et 180 dont chaque cellule est formée d'un évaporateur qui va recevoir un mélange riche en ammoniac et d'un absorbeur qui, au contraire, va recevoir un mélange pauvre en ammoniac, les mélanges issus de cette cellule effectuant alors un parcours de courte longueur dans la colonne de distillation 170. Tout d'abord, l'ammoniac quasi-pur prélevé au sommet de la colonne de distillation 170 en dessous du condenseur 174 est injecté au niveau d'une entrée ER1 de l'évaporateur d'une première cellule 176 après avoir traversé un échangeur 182 et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP1 de cet évaporateur pour être dirigé vers une première entrée A0 en tête de la colonne de distillation 170 après avoir traversé à contre-courant l'échangeur 182. Le mélange pauvre en ammoniac injecté au niveau d'une entrée AP1 de l'absorbeur de cette première cellule est prélevé, comme dans la structure de la figure 4, à une sortie intermédiaire S2 de la colonne de distillation après avoir traversé un échangeur 206. En sortie AR1 de l'absorbeur de la première cellule, le mélange ressort enrichi pour être injecté via un échangeur 184 au niveau d'une entrée ER2 de l'évaporateur de la deuxième cellule 178. Après passage dans cet évaporateur, le mélange appauvri est retourné à la colonne de distillation 170 au niveau d'une entrée A2 en traversant à contre-courant et en série les deux échangeurs 184, 206. Bien entendu, des pompes 186, 192, des vannes 188, 194, 212 ou des détendeurs (non représentés) sont prévus dans le circuit et celui des évaporateurs des première et deuxième cellules. De même (revoir à cet effet la figure 4), l'entrée AP2 de l'absorbeur de la deuxième cellule 178 est alimentée au travers d'un échangeur 208 par un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une autre sortie intermédiaire S3 de la colonne de distillation et qui ressort enrichi au niveau d'une sortie AR2 de cet absorbeur pour être injecté, en traversant un échangeur 190, au niveau d'une entrée ER3 de l'évaporateur de la troisième cellule 180. En sortie de cet évaporateur (sortie EP3) le mélange appauvri est retourné au niveau d'une entrée A3 de la colonne de distillation 170 en traversant successivement les deux échangeurs précédents 190, 208 à contre-courant. Bien entendu, des pompe 196 et vannes 198, 216 sont également prévus dans ce circuit de circulation du mélange entre les deuxième ct troisième cellules 178, 180 via la colonne de distillation 170. Enfin, un mélange pauvre en ammoniac prélevé au niveau d'une sortie S5 du bouilleur 172 est inj sont aussi prévus dans ce circuit de circulation du mélange entre l'absorbeur de la troisième cellule 180 et le bouilleur 172. La figure 8 est une variante du mode de réalisation de la figure 7 dans laquelle il n'existe plus qu'une seule connexion entre le mélangeur et le séparateur (un seul prélèvement au niveau d'une sortie intermédiaire S2 de la colonne de distillation fractionnée). Dans cette structure, le mélange enrichi issu de l'absorbeur de la deuxième cellule 178 est injecté directement, après passage dans l'échangeur 190, au niveau de l'entrée ER3 de l'évaporateur de la troisième cellule 180 et il ressort appauvri au niveau de sa sortie EP3 pour être retourné, en traversant à nouveau cet échangeur mais à contre-courant, à l'entrée AP2 de l'absorbeur de la deuxième cellule, fermant ainsi la boucle de circulation du mélange. Dans les exemples précités, les structures de frigopompes décrites assurent le refroidissement d'un fluide frigoporteur de 12"C à 7"C, la chaleur exédentaire produite par chaque cellule mélangeuse étant évacuée par un fluide caloporteur entrant à 30"C et sortant à 350C. Or, il apparaît que ces structures peuvent, sous réserve de certaines modifications particulières qui sont décrites ci-dessous, non seulement produire de la fraîcheur utile pour un système de conditionnement d'air mais aussi simultanément de la chaleur (par exemple en produisant de l'eau chaude sanitaire à partir d'un circuit d'eau de ville). La figure 9 montre un exemple d'une telle structure appelée thermofrigopompe et qui comporte comme dans les précédentes un séparateur et un mélangeur. Cette structure est volontairement simplifiée et ne comporte pas les éléments annexes, tels que pompes, vannes ou détendeurs nécessaires à un fonctionnement correct ct que l'homme du métier saura mettre en oeuvre sans difficulté au vu, au besoin, des figures 4 à 8 qui les comportent en partie. Le séparateur est formé d'un bouilleur 172, d'une colonne de distillation fractionnée 170 et d'un évaporateur 174 montés cn série ct le mélangeur est lui même formé de plusieurs cellules mélangeuses (les trois cellules 176, 178, 180). L'évaporateur de chaque cellule opère comme précédemment entre 2"C et 7"C mais l'absorbeur opèrc maintenant entre 25"C et 700C (ct non plus entre 35"C et 40"C) pour produire une chaleur utile à 65"C (on suppose un pincement thermique de 5 C). Ainsi, la différence de température, dite aussi saut thermique, dans chaque cellule mélangeuse est maintenant de 68"C (70"C - 2 C). Pour obtenir un fonctionnement correct du système, il suffira donc d'appliquer à chaque cellule une force motrice thermique qui soit supérieure à ce saut thermique (par application du second principe de la thermodynamique), ce qui ne pose pas de problème particulier puisque, pour les couples étudiés précédemment, la force motrice développée dans la colonne de distillation fractionnée du mélange eau/ammoniac est proche de 200"C et donc largement surdimensionnée pour une telle demande. Ainsi, dans l'exemple illustré à la figure 9 et en supposant une force thermique de 75"C suffisante pour obtenir le saut thermique de 68"C mentionné précédemment, il suffit de connecter l'évaporateur et l'absorbeur de chaque cellule à des niveaux du séparateur (de la colonne de distillation) dont les températures diffèrent de 75"C. Par exemple, l'évaporateur de la première cellule 176 est connecté à un niveau de la colonne de distillation dont la température est de 40"C (niveau signalé par les références 1) et l'absorbeur de cette cellule est connecté à un niveau plus bas de cette colonne dont la température est de 115"C (niveau référencé 3). De même, l'évaporateur de la deuxième cellule 178 est connecté à un niveau intermédiaire de la colonne de distillation dont la température est de 75"C (niveau référencé 2) et l'absorbeur de cette cellule est connecté à un niveau encore plus bas de cette colonne dont la température est de 1500C (niveau référencé 4). Enfin, l'évaporateur de la troisième cellule 180 est connecté au niveau précédent de la colonne de distillation dont la température est de 115"C et l'absorbeur de cette cellule est connecté à un niveau du séparateur dont la température est de 1900C (dans le bouilleur 172 à un niveau référencé 5). La structure se présente dès lors comme suit: L'ammoniac quasi-pur prélevé au sommet de la colonne de distillation 170 en dessous du condenseur 174 à une première sortie S1 est injecté au niveau d'une entrée ER1 de l'évaporateur d'une première cellule 176 et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP1 de cet évaporateur pour être dirigé vers une première entrée Al en tête de la colonne de distillation 170. De même, un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une troisième sortie S3 de la colonne de distillation est injecté au niveau d'une entrée AP1 de l'absorbeur de la première cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR1 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une troisième entrée A3 de la colonne de distillation 170. De même, un mélange riche en ammoniac prélevé à une deuxième sortie S2 de la colonne de distillation 170 est injecté au niveau d'une entrée ER2 de l'évaporateur d'une deuxième cellule 178 ct ressort appauvri au niveau d'une sortie EP2 de cet évaporateur pour être dirigé vers une deuxième entrée A2 de cette colonne de distillation. Pareillcmcnt, un mélange pauvre en ammoniac prélevé à une quatrième sortie S4 de la colonne de distillation est injecté au niveau d'une entrée AP2 de l'absorbeur de la deuxième cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR2 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une quatrième entrée A4 de la colonne de distillation 170. Enfin, un mélange riche en ammoniac prélevé à une troisième sortie S3 de la colonne de distillation 170 est injecté au niveau d'une entrée ER3 de l'évaporateur d'une troisième cellule 180 et ressort appauvri au niveau d'une sortie EP3 de cet évaporateur pour être dirigé vers une troisième entrée A3 de cette colonne de distillation. De la même façon, un mélange pauvre en ammoniac prélevé au niveau d'une sortie S5 du bouilleur 172 est injecté au niveau d'une entrée AP3 de l'absorbeur de la troisième cellule et ressort enrichi au niveau d'une sortie AR3 de cet absorbeur pour être retourné au niveau d'une cinquième entrée A5 disponible également dans ce bouilleur. On conçoit aisément que chaque cellule mélangeuse peut ainsi être connectée à divers niveaux de la colonne de distillation selon les besoins de l'utilisateur en froid ou chaud utiles. Un simple jeu de vannes peut ainsi transformer le dispositif selon l'invention pour qu'il produise seulement du froid, seulement du chaud ou les deux simultanément et donc qu'il réalise soit une frigopompe, soit une thermopompe soit une thermofrigopompe. Bien entendu, on aura compris que si les descriptions précitées ne portent que sur des dispositifs munis de trois cellules mélangeuses, il est tout à fait envisageable de mettre en oeuvre des dispositifs comportant plus de trois cellules, par exemple quatre voire cinq ou six cellules, sans que cela ne remette en question le principe de l'invention et scs possibilités de fournir de la chaleur et de la fraîcheur utiles, tout en garantissant de très hautes performances. Par exemple, une thermofrigopompe à cinq cellules mélangeuses, chacune étant adaptée à la production dc chaleur ct/ou de fraîcheur pour différents usages particuliers est montrée schématiquement à la figure 10. On retrouve la structure déjà décrite avec une colonne de distillation fractionnée 270, un bouilleur 272 et un évaporateur 274 formant l'étage de séparation du dispositif et les différentes cellules mélangeuses formant l'étage mélangeur. On ne reprendra pas les différentes connexions reliant ces cellules entre elles ou à la colonne de distillation. Il convient simplement de noter que la grande souplesse du dispositif pcrmet de répondre à une multitude de besoins et notamment ceux exprimés dans les industries agro-alimentaires. Ainsi, la première cellule 276 peut produire de la fraîcheur à 2"C sous 4.5 bar pour la climatisation de bâtiments, la deuxième cellule 278 peut produire du froid à -15 C sous 2 bar pour la production de glaçons, et la troisième cellule 280 peut produire sous 1 bar du grand froid à -30 C pour la congélation, ces trois cellules rejetant leurs chaleurs produites à 40"C dans l'environnement. Quant à la quatrième cellule 282, elle peut produire de la chaleur à 1200C sous 4.5 bar pour permettre des cuissons à la vapeur et la cinquième cellule 284 peut produire de la chaleur 90"C sous 2 bar pour les eaux de lavage, ces deux cellules prélevant leurs chaleurs dans l'environnement à 35"C et partiellement dans les trois cellules précédentes à 40"C. Il est important de noter que si les exemples illustrés précédemment se rapportent essentiellement au couple binaire classique ammoniac/eau (NH3/H20) ou au mélange ammoniac / éthylène-glycol, il est bien entendu possible d'adopter d'autres types de mélanges, notamment en cas d'utilisation du dispositif selon l'invention dans des plages de température différentes. Ainsi, les auteurs indiens TYAGI et RAO ont par exemple proposé le couple ammoniac / 1-4 butane-diol. Toutefois, ce couple est peu adapté aux utilisations sous des pressions de plusieurs bar. Les inventeurs proposent plutôt le recours aux couples suivants dont les performances sont supérieures à celles du couple classique ammoniac/eau: un mélange d'ammoniac et d'une amine lourde: par exemple le couple ammoniac/aniline, un mélange d'ammoniac et d'alcool lourd: par exemple le couple ammoniac/phénol, un mélange d'une amine légère et d'un composé lourd (moins volatil que l'eau): par exemple le couple éthylamine/ 1-4 butane-diol. Les inventeurs proposent également d'abandonner la famille de l'ammoniac et de ses amines pour recourir à des composés oxygénés et de former ainsi des couples comportant d'une part un constituant volatil choisi parmi les composés suivants: dimethyl-ether, formaldehyde, methyl-ethylether, ethylène-oxide, acetaldehyde, diethylether, propylène-oxide, divinylether, methyl-propyl-ether, 2-propenal, acétone, ethyl-propyl-ether, méthanol, éthanol, isopropanol, propanol, et d'autre part un composé lourd (moins volatil) choisi parmi l'eau, un glycol (monoéthylène, glycol, di-éthylène glycol, propylène glycol, etc.) et le glycérol. Ainsi, à titre d'exemple, pour des petits froids de 5"C à 15"C et des chaleurs de 60"C à 70"C, on préférera le couple eau/glycol. Pour des températures inférieures à 0 C, les couples glycol/éthanol, glycol/méthanol et glycol/acétone. Pour la fourniture d'une source chaude à +1200C, les trois couples précités dans lesquels on aura remplacé le glycol par le glycérol. Pour des températures encore plus élevées, on aura recours à des huiles lourdes. Notons encore l'intérêt particulier des deux couples suivants pour la réalisation simultanée de chaleur et de froid methanol/ethylène-glycol et éthanoVéthylène glycol. REVENDICATIONS 1. Dispositif à absorption pour la production de chaleur et/ou de froid utiles à partir d'un fluide frigorigène dont les constituants de volatilités différentes sont tout d'abord séparés par chauffage et évaporation au niveau d'un séparateur en un mélange riche et un mélange pauvre puis recomposés au niveau d'un mélangeur par évaporation du mélange riche et absorption de la vapeur ainsi dégagée dans le mélange pauvre, le séparateur comportant montés en série un bouilleur (72, 172, 272), une colonne de distillation fractionnée (70, 170, 270) et un condenseur (74, 174, 274), caractérisé en ce que la colonne de distillation comporte plusieurs entrées (A1 à A4) correspondant chacune à une composition déterminée du mélange frigorigène et plusieurs sorties (S1 à S4) associées à ces entrées et correspondant également à une composition déterminée mais différente de ce mélange, ces entrées et sorties étant reparties tout au long du séparateur, et en ce que le mélangeur comporte plusieurs cellules (76, 78, 80; 176, 178, 180; 276, 278, 280, 282, 284) dont au moins une première cellule (76, 176, 276) et une dernière cellule (80, 180, 280) formées chacune d'un évaporateur qui reçoit le mélange riche d'une composition déterminée et délivre un mélange pauvre d'une composition déterminée et d'un absorbeur qui reçoit un mélange pauvre d'une autre composition déterminée et délivre un mélange riche d'une autre composition déterminée, l'entrée de l'évaporateur de la première cellule étant reliée sensiblement au sommet de la colonne de distillation et l'entrée de l'absorbeur de la dernière cellule étant relié sensiblement au pied de la colonne de distillation, l'entrée de l'absorbeur de la première cellule, l'entrée de l'évaporateur de la dernière cellule, ct les entrées des éventuelles autres cellules intcrmédiaircs étant reliées sélectivement soit aux différentes sorties de la colonne dc distillation soit aux sorties des évaporateurs et absorbeurs des autres cellules, l'un au moins des mélanges appauvris sortant des évaporateurs ct l'un au moins des mélanges cnrichis sortant des absorbeurs étant réinjectés dans la colonne de distillation au niveau des entrées correspondant à leur composition. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins desdites cellules mélangeuses comporte un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur produisant de la fraîcheur utile ct un circuit de circulation d'un fluide caloporteur produisant de la chaleur utile. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé cn ce que l'une au moins desdites cellules mélangeuses comporte un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur produisant de la fraîcheur utile et un circuit de circulation d'un fluide caloporteur pour rejeter la chaleur exédentaire dans l'environnement. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une au moins desdites cellules mélangeuses comporte un circuit de circulation d'un fluide frigoporteur pour prélever de la chaleur dans l'environnement et un circuit de circulation d'un fluide caloporteur produisant de la chaleur utile. 5. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de circulation du fluide frigoporteur est relié à un système de conditionnement d'air. 6. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de circulation du fluide caloporteur est relié à un circuit d'eau de ville. 7. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit de circulation du fluide caloporteur est relié à un dispositif de circulation d'air atmosphérique du type aéro-réfrigérant. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évaporateur et l'absorbeur d'une cellule considérée sont reliés à des niveaux de la colonne de distillation (70, 170, 270) ayant des températures déterminées de telle sorte que leur différence soit au moins supérieure à la différence de température existant entre la chaleur produite par l'absorbeur et la chaleur prélevé à l'évaporateur (différence dite aussi saut thermique de la cellule). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bouilleur (72, 172, 272) est chauffé directement par une source de chaleur à haute température ou par la circulation d'un fluide caloporteur à haute température. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le condenseur (74, 174, 274) est refroidi par un fluide caloporteur. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est un mélange d'ammoniac et d'cau ou d'une amine ou d'un alcool. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fluide frigorigène est un mélange de l'un des composés volatils suivants: dimethyl-ethcr, formaldehyde, methyl-ethyl-ether, ethylène-oxide, acetaldehyde, diethylether, propylène-oxide, divinylether, methyl-propylether, 2-propenal, acétone, ethyl-propyl-ether, méthanol, éthanol, isopropanol, propanol et d'un composé lourd moins volatil choisi parmi l'eau, un glycol (monoéthylène, glycol, di-éthylène glycol, propylène glycol, etc.) et le glycérol.