Brevet FR2983082A1 — publié le 20130531

L'invention concerne la distillation de l'eau salée ou polluée, notamment l'eau de mer, pour obtenir de l'eau douce, avec utilisation préférentielle du rayonnement solaire. Les procédés usuels de distillation font évoluer l'eau et sa vapeur dans des étages de pression en série, la source de chaleur dépassant 100°C. On utilise ici le procédé connu à 5l'air humide et à pression quasi atmosphérique, ne dépassant pas 100°C. L'eau salée, chauffée en présence d'air, donne un air humide chaud et de l'air humide, qui parcourt ensuite un condenseur refroidi par l'eau salée et par l'air qui entrent, en les préchauffant. L'eau douce est recueillie à la base du condenseur. Le circuit d'air peut être ouvert (air extérieur ensuite rejeté) ou fermé (recyclage de l'air ic après refroidissement externe). Dans le procédé à l'air humide, on utilisera, sur des plaques d'échange, des circulations d'eau en faible épaisseur, pour lesquelles les aspects de mouillage sont importants, d'où l'usage de couches hydrophiles comme des tissus, mais l'écoulement d'eau d'une surface à l'autre en traversant une circulation d'air, pour les débits modérés reliés au chauffage solaire 4s-- (environ 1 kW/m2), ferait apparaître des instabilités du fait de la capillarité. Selon l'invention, on utilise donc en divers emplacements des cales poreuses, transférant l'eau sans instabilité entre des plaques revêtues de tissus imprégnés d'eau, l'air passant entre ces cales sans que la perte de charge ajoutée soit importante. L'invention utilise des écoulements d'air humide entre des plaques planes parallèles ti choisies en matière plastique, en raison du bas coût de cette matière et de sa résistance à la corrosion, ceci malgré sa conduction thermique médiocre. . Selon l'invention, on utilise plusieurs plaques inclinées parallèles : une plaque inférieure de base, rigide et isolante, une plaque mince intermédiaire conduisant la chaleur, et une plaque supérieure alvéolaire transparente, dont les canaux conduisent vers le haut l'eau 2s- salée S sous une légère pression. Ces plaques délimitent un parcours inférieur d'air ascendant pulsé à la base et retourné en extrémité sur un parcours supérieur descendant dans un panneau solaire puis un condenseur. L'air ascendant est préchauffé par le condenseur, passe sous le panneau solaire, et aboutit par le haut à ce panneau qui le chauffe en mélange à l'eau salée S également préchauffée sur le condenseur. Ceci produit de l'air humide chaud et une eau sursalée SS qui est captée. L'air humide traverse le condenseur puis s'en échappe à l'atmosphère, ayant produit l'eau douce D qui s'écoule. La plaque alvéolaire transparente permet le passage du rayonnement à travers S sans chauffage appréciable. A l'extrémité de cette plaque, ses canaux sont bouchés et recouverts par un ruban perméable cousu sur les deux parois, les orifices inférieurs de la couture 2) 5- permettant l'entrée dans ce ruban d'un débit dosé d'eau S, le ruban au dessus étant étanché par une plaque collée. Pour conduire ce débit d'eau au tissu formant le fond du panneau solaire, on utilise des cales poreuses comme indiqué, admettant ainsi, pour éviter la formation de gouttes et obtenir la stabilité du débit, de segmenter l'écoulement de l'air en trajets parallèles à plus haute vitesse. On a vérifié que la perte de charge locale correspondante est admissible. En extrémité basse du panneau solaire, l'eau S chauffée a été partiellement évaporée, donnant l'eau sursalée SS. Celle-ci est captée en recouvrant le tissu de fond de panneau, sur 3- un faible trajet, par une plaque étanche, créant du fait de la pente une légère pression qui permet le long d'une fente de la plaque intermédiaire la descente de SS vers l'espace inférieur, où des cales poreuses rejoignent le tissu couvrant la plaque inférieure. Du fait de la pente, SS descend ensuite à contre-courant le parcours d'air montant sous le condenseur, en humidifiant cet air et en se salant plus fortement (SSS) avant évacuation. Le condenseur est donc refroidi en face supérieure par l'eau S montante, et en face inférieure par l'air montant, pulsé par un ventilateur. Le chauffage dans la partie supérieure est obtenu par le panneau solaire comme indiqué, ou par contact thermique avec un circuit de liquide, à partir d'une source extérieure de chaleur, la plaque d'arrivée de S pouvant alors n'être pas transparente. Ce raccordement des /S-plaques, en écoulements parallèles dans des plans verticaux, permet une simplification de construction par rapport à des échangeurs qui seraient munis de collecteurs transversaux, créant des hétérogénéités de débit.. L'air sortant du condenseur, au lieu d'être évacué à l'atmosphère, peut être recyclé après refroidissement externe. La Figure 1 montre en coupe verticale, avec détail en Figure 2 : la plaque de base 1, rigide et isolante, par exemple en mousse de matière plastique, en pente adaptée, figurée à 45° sur la verticale, pour recueillir au mieux le rayonnement solaire selon la région concernée, tout en permettant les écoulements d'eau, la plaque parallèle intermédiaire 2, de faible épaisseur pour favoriser les échanges thermiques, portée sur la plaque 1 par des cales 3 réparties, définissant au dessous l'espace de montée de l'air et au dessus l'espace de descente dans le panneau de chauffe 4 et le condenseur 5, au dessus, la plaque alvéolaire 6 en matière plastique transparente, portée par des cales réparties 7, dont les canaux permettent la montée de l'eau salée S depuis un distributeur 8, la partie inférieure de cette plaque étant recouverte par une plaque isolante 9 pour permettre un meilleur refroidissement du condenseur 4, les canaux de cette plaque 6 étant fermés en extrémité supérieure 10 par un dépôt de matière plastique , un ruban 11 en tissu perméable recouvrant l'extrémité 10, cousu et couvert au dessus par un revêtement souple 12 collé fermant les trous supérieurs de cette couture et assurant le raccordement souple étanche de la plaque 6 avec les parois latérales de l'appareil, les trous inférieurs permettant l'écoulement de S dans le pli inférieur du ruban, des cales poreuses telles que 13 conduisant S vers le tissu (noir) 14 couvrant le fond du panneau solaire, sur le tissu 14 en extrémité basse du panneau solaire, jusqu'à une fente 15 dans la plaque 2, une plaque mince 16 assurant une légère pression hydrostatique de SS pour son passage dans l'espace d'air montant, sous la fente 15, des cales poreuses telles que 17 permettant le passage régulier de SS vers le tissu 18 couvrant la plaque 1, pour la poursuite de l'évaporation en aboutissant à l'eau davantage sursalée SSS finalement évacuée en 19, au dessus du panneau solaire, un espace fermé supérieur 20 ou espace de serre, recouvert par une plaque transparente pour obtenir par isolation thermique le meilleur chauffage solaire. Les cales poreuses peuvent être constituées en éponges de plastique. L'ensemble de ft, l'appareil peut être nettoyé périodiquement par des produits chimiques. On envisage pour les trois plaques décrites une épaisseur globale de l'ordre de 50 à 60 mm dont 40 mm pour la plaque rigide de base. Pour le chauffage solaire, la puissance de ventilation peut être fournie par un panneau photovoltaïque placé au dessus de la plaque isolante 9. Ceci permet d'adapter la ventilation au flux effectivement reçu, pour une production maximale. Les plaques superposées constituant un appareil sont reliées en périphérie de manière étanche, par exemple le long de barres vissées entre elles. On peut utiliser une même pente naturelle pour porter plusieurs distillateurs ainsi décrits, les panneaux solaires recouvrant les condenseurs.