Brevet FR2790074A1 — publié le 20000825

Installation pour le refroidissement ou le réchauffement d'un liquide, notamment de l'eau de mer. L'invention concerne le domaine de la conception et de la réalisation des installations incluant des échangeurs thermiques. L'invention trouve son application notamment, mais non exclusivement, dans le domaine de la conchyliculture. Il existe dans l'état de la technique de nombreuses applications nécessitant le refroidissement ou le réchauffement d'un liquide. Il est connu d'organiser ce refroidissement ou ce réchauffement en immergeant dans le liquide un échangeur thermique, c'est-à-dire un appareil à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur ou frigorigène qui communique ses calories ou ses frigories au liquide avec lequel il est en contact. Ce type d'appareil présente l'inconvénient d'impliquer un risque de fuite du fluide caloporteur ou frigorigène de l'échangeur et sa mise en contact avec le liquide à refroidir ou à réchauffer. Pour certaines applications, cet inconvénient est particulièrement gênant et peut même conduire l'homme du métier à proscrire l'utilisation de ce type d'appareillage. Ainsi, dans le domaine de la conchyliculture, les coquillages, après avoir été récoltés en mer, sont placés dans des bassins dégorgeoirs pendant un certain temps. L'eau de mer présente dans ces bassins dégorgeoirs doit être maintenue à une température stable et il est fréquemment nécessaire d'utiliser des moyens permettant de refroidir cette eau de mer. Dans ce cadre, plusieurs solutions ont été envisagées par l'homme de l'art. La solution la plus simple consiste à immerger directement dans de l'eau de mer de la glace dont la chaleur latente de décongélation est directement récupérée au contact et par mélange avec l'eau de mer. Un tel système est simple car la machine à glace peut dans certain cas être présente sur l'exploitation de conchyliculture. Toutefois, elle présente l'inconvénient majeur de constituer un apport en eau douce qui affecte la salinité des bassins dégorgeoirs. De plus, il est très difficile de quantifier manuellement le besoin en glace des bassins. 2 2790074 Une autre solution consiste à utiliser un échangeur thermique à plaques en inox immergées dans les bassins dégorgeoirs. Une telle solution présente l'intérêt d'impliquer un coût d'investissement de départ relativement faible. Toutefois, l'inconvénient majeur de cette technique consiste dans le fait, qu'en cas de fuites dans l'échangeur, l'eau de mer est mise en contact avec le fluide frigorigène ce qu'il la pollue. De plus, la régulation de la température nécessite pour le moins l'emploi d'une vanne à pression constante qui évitera une prise en glace en cas de diminution de la charge thermique. Egalement, un tel système ne fonctionne pas par accumulation de froid. La puissance installée doit donc correspondre au besoin maximum. Enfin, l'utilisation de ce type d'appareil dans de l'eau de mer implique la nécessité de le nettoyer régulièrement. Il est donc nécessaire d'utiliser des échangeurs à plaques démontables dont la dépose et la repose est délicate et doit être opérée par un spécialiste. On connaît également l'utilisation d'échangeurs thermiques tubulaires ou coaxial pour lequel le facteur d'encrassement est plus faible que l'échangeur à plaques mais dont le coût est plus élevé. Enfin, selon une autre technique, il a été également été envisagé par l'homme de l'art d'utiliser un bac d'eau douce qui reçoit un échangeur tubulaire à ailettes immergé qui assure la formation d'une masse de glace. Cette eau douce glacée est extraite par pompe à l'extérieur du bac pour alimenter un ou plusieurs échangeurs à plaque. Une telle technique présente l'inconvénient majeur de nécessiter l'utilisation d'une pompe d'eau glacée impliquant un coût élevé. De plus, selon une telle technique que, les échangeurs doivent supporter l'eau de mer et simultanément la pression du fluide frigorigène, notamment à l'arrêt du système. De tels échangeurs doivent posséder des qualités de tenue chimique et mécanique. L'objectif de la présente invention, est de proposer une installation pour le refroidissement ou le réchauffement d'un liquide réduisant considérablement les risques de mise en contact du fluide caloporteur ou frigorigène avec le liquide à refroidir ou à réchauffer. 3 2790074 Notamment, un objectif de la présente invention est de proposer une installation de ce type pouvant être utilisée dans le cadre de la conchyliculture pour refroidir l'eau de mer. Encore un autre objectif de la présente invention est de proposer une telle installation présentant un coût moins élevé que les installations de l'état de la technique. Egalement un objectif de l'invention est de proposer une telle installation qui puisse être commune à plusieurs bassins ou réservoirs de liquide à refroidir ou à réchauffer. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à l'invention qui concerne une installation pour le refroidissement ou le réchauffement d'un liquide caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un bassin accueillant un médium réfrigérant ou un médium réchauffant, au moins un premier dispositif échangeur de calories ou de frigories dans lequel circule un fluide caloporteur ou un fluide frigorigène, ledit premier dispositif étant prévu au moins en partie dans ledit bassin et permettant de chauffer ou de refroidir ledit médium; au moins un second dispositif échangeur de calories ou de frigories dans lequel circule ledit liquide à refroidir ou à réchauffer, ledit premier dispositif étant prévu au moins en partie dans ledit bassin et étant relié à au moins un réservoir dudit liquide. La présente invention se singularise donc notamment par la caractéristique consistant à placer dans le bassin accueillant le médium réfrigérant à la fois un dispositif échangeur dans lequel circule un fluide 4 2790074 caloporteur ou frigorigène et un dispositif échangeur dans lequel circule le liquide à refroidir ou à réchauffer. On comprendra que, le médium réfrigérant ou réchauffant présent dans le bassin servant de milieu intermédiaire, les risques de pollution du liquide à réchauffer ou à refroidir par le fluide caloporteur ou le fluide frigorigène sont quasiment nuls. Ce type d'installation pourra être utilisé dans de nombreuses applications, notamment pour réchauffer les piscines d'eau de mer ou d'eau douce mais aussi pour refroidir de nombreux liquides alimentaires tel que le vin, ou des fluides chimiquement agressifs. Selon une caractéristique particulièrement intéressante de l'invention, l'installation comprend des moyens d'agitation du médium présent dans le bassin. Ces moyens d'agitation pourront être réalisés sous diverses formes et auront pour but de favoriser le contact entre ce médium et le dispositif dans lequel circule le liquide à refroidir ou à réchauffer. Notamment, ces moyens d'agitation pourront inclure des moyens d'injection du médium au sein du second dispositif échangeur. Ces moyens d'injection pourront notamment être constitués par au moins une pompe immergée dans le bassin et de tubes percés par lesquel le médium est injecté grâce à cette pompe. Selon une variante préférentielle de l'invention, ces tubes percés seront réalisés en matière plastique pour éviter leur corrosion. Comme déjà mentionné ci-dessus, une telle installation pourra être utilisée pour refroidir ou réchauffer de l'eau de mer. Egalement selon une variante préférentielle de l'invention, le médium utilisé sera de l'eau douce à l'état liquide et/ou à l'état de glace le cas échéant. 2790074 Egalement comme déjà précisé, le réservoir utilisé pourra être un dégorgeoir pour coquillages. Préférentiellement, le second dispositif échangeur sera un échangeur tubulaire à ailettes. L'invention ainsi que les différents avantages qu'elle présente seront plus facilement compris grâce à la description qui va suivre d'un mode non limitatif de réalisation de celle-ci, en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique d'une installation selon la présente invention; - la figure 2 représente une en perspective d'un second échangeur de l'installation montrée à la figure i; - la figure 3 représente une vue schématique partielle en coupe du premier dispositif échangeur au niveau des moyens d'injection du médium. L'installation décrite schématiquement en référence au figures 1 à 3 est utilisée pour le refroidissement de deux bassins dégorgeoirs utilisés dans le cadre des activités de conchyliculture, notamment pour l'élevage des huîres et des moules. De tels bassins dégorgeoirs sont placés le plus souvent à ciel ouvert et subissent l'ensoleillement qui implique un réchauffement de l'eau néfaste aux coquillages. L'eau de mer de ces bassins doit être renouvelée par pompage en baie. En été, l'eau de baie est parfois excessivement chaude et doit être refroidie. L'installation représentée conforme à la présente invention, permet, même pour des bassins dégorgeoirs couverts, de limiter la température de l'eau de ces bassins de façon artificielle. 6 2790074 En référence à la figure 1, l'installation représentée comprend un bassin 1 rempli d'un médium constitué dans le cadre du présent mode de réalisation par de l'eau douce. L'installation comprend par ailleurs un premier dispositif échangeur 2 incluant un évaporateur tubulaire à ailettes (on pourra aussi utiliser un évaporateur à tubes lisses) l'intérieur duquel circule un fluide frigorigène. Ce dispositif échangeur 2 est de facture classique et comprend un compresseur frigorifique, un condenseur et un détendeur et l'évaporateur tubulaire immergé dans l'eau douce du bassin 1. Enfin, l'installation comprend deux autres dispositifs échangeurs 3, 3a à l'intérieur desquels circule de l'eau de mer acheminé par pompage à partir de deux bassins dégorgeoirs 6, 6q. Ces dispositifs échangeurs 3, 3a comprennent chacun un échangeur tubulaire à ailettes 7, 7a immergé dans le médium réfrigérant présent dans le bassin 1. Selon une caractéristique particulièrement intéressante de l'invention, l'installation comprend également des moyens d'agitation 4 de l'eau douce contenue dans le bassin 1. Ces moyens d'agitation qui seront décrits plus en détail en référence à la figure 3 permettent de favoriser la mise en contact de l'eau douce présente dans le bassin 1 avec les échangeurs 7, 7a des dispositifs 3, 3a. Le fonctionnement de l'installation représentée à la figure 1 est le suivant. L'eau douce servant de médium réfrigérant présent dans le bassin 1 est refroidie en permanence grâce au premier dispositif échangeur 2. L'eau de mer contenue dans les bassins dégorgeoirs 6, 6a circule dans les dispositifs échangeurs 3, 3a incluant des échangeurs tubulaires à ailettes 7, 7a. 7 2790074 Les moyens d'agitation 4 cités ci-dessus incluent une pompe 8 qui distribue par des tubes percés l'eau présente dans le bassin 1 et permet de favoriser le coefficient externe d'échange thermique des échangeurs tubulaires à ailettes 7, 7a. Les frigories fournies par le premier dispositif échangeur 2 sont donc transmises à l'eau de mer circulant dans les échangeurs 3, 3a par l'intermédiaire de l'eau de mer 1 constituant médium réfrigérant. Ainsi, il existe une séparation quasi- infranchissable entre le fluide frigorigène circulant dans le dispositif échangeur 2 et l'eau de mer circulant dans les dispositifs échangeurs 3, 3a. En référence aux figures 2 et 3, l'échangeur tubulaire à ailettes 7 est représenté en perspective. Selon la présente invention, des tubes percés 5 en matière plastique (PVC) sont inséré entre les éléments constitutifs de ces échangeurs. L'eau douce 8 présente dans le bassin 1 est pompée grâce à la pompe 8 dans ces tubes 5 percés d'orifices qui distribuent l'eau douce au niveau des ailettes 7a de l'échangeur tubulaire comme indiqué sur la figure 3. Ainsi, le coefficient externe d'échange thermique de l'échangeur 7 se trouve grandement amélioré. Une telle installation présente de multiples intérêts d'ordre économique et qualitatif. En premier lieu, une telle installation de refroidissement permet de limiter la mortalité des coquillages. Elle permet également d'éviter tous risques de pollution de l'eau de mer. Cette installation présente également l'avantage de limiter la puissance frigorifique instantanée à produire grâce à l'accumulation de froid sous forme de glace et, de ce fait, de limiter la puissance électrique installée. 8 2790074 L'installation permet également de sécuriser la régulation de la température en limitant à 0 C la température de départ de l'eau de mer, même en cas d'arrêt de la circulation de l'eau de mer dans un dispositif échangeur. Une telle installation permet également de séparer les circuits d'eau de mer en assurant un refroidissement bassin dégorgeoir par bassin dégorgeoir. Enfin, on notera également qu'une telle installation permet d'utiliser une pompe à faible débit auto-amorçante qui ne requiert pas l'emploi de crépine et de filtre dont la maintenance est coûteuse et difficile. Le mode de réalisation de l'invention ici décrit n'a pas pour objet de Io réduire la portée de l'invention. Il pourra donc y être apporté de nombreuses modifications sans sortir du cadre de celle-ci. 9 2790074 REVENDICATIONS 1. Installation pour le refroidissement ou le réchauffement d'un liquide caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins un bassin (1) accueillant un médium réfrigérant ou un médium réchauffant, au moins un premier dispositif échangeur (2) de calories ou de frigories dans lequel circule un fluide caloporteur ou un fluide frigorigène, ledit premier dispositif étant prévu au moins en partie dans ledit bassin et permettant de chauffer ou de refroidir ledit médium; au moins un second dispositif échangeur (3,3a) de calories ou de frigories dans lequel circule ledit liquide à refroidir ou à réchauffer, ledit premier dispositif étant prévu au moins en partie dans ledit bassin et étant relié à au moins un réservoir (6,6a) dudit liquide. 2. Installation selon la revendication I caractérisée en ce qu'il comprend des moyens d'agitation dudit médium présent dans ledit bassin. 3. Installation selon la revendication 2 caractérisée en ce que lesdits moyens d'agitation dudit médium incluent des moyens d'injection (4) de celui-ci au sein dudit second dispositif échangeur. 4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que lesdits moyens d'injection comprennent au moins une pompe (8) et des tubes (5) percés par lesquels ledit médium est injecté. 5. Installation selon la revendication 4 caractérisée en ce que lesdits tubes percés (5) sont en matière plastique. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que ledit liquide est de l'eau de mer. 2790074 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisée en ce que ledit médium est de l'eau douce à l'état liquide et/ou à l'état de glace. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications I à 7 caractérisée en ce que ledit réservoir est un dégorgeoir pour coquillages. 9. Installation selon l'une des revendications I à 8 caractérisé en ce que ledit second dispositif échangeur (3, 3a) est un échangeur tubulaire à ailettes.