Brevet FR3069624A1 — publié le 20190201

B15617 - Inov X 1 INSTALLATION FRIGORIFIQUE Domaine La présente demande concerne une installation frigorifique. Exposé de l'art antérieur Une installation frigorifique peut notamment être utilisée dans un système de production de neige artificielle, par exemple pour l'enneigement de stations de ski dans le cas de faibles chutes de neige dues aux conditions météorologiques ou inhérentes à la situation géographique des stations. Il existe différents types de systèmes de production de neige artificielle. Des premiers systèmes de production de neige artificielle sont des systèmes ouverts à l'air ambiant, du type canon à neige ou perche à neige, et mettent généralement en oeuvre la pulvérisation d'un mélange d'eau et d'air qui se cristallise au contact de l'air ambiant. L'air peut provenir d'une source d'air comprimé dont la détente entraîne la formation de neige. Un inconvénient de ces systèmes est qu'ils ne peuvent fonctionner que sur des plages de température et d'hygrométrie réduites, généralement à une température inférieure à -2°C et à une hygrométrie supérieure à 30 %. D'autres systèmes de production de neige artificielle comprennent des systèmes fermés. Pour de tels systèmes, on appelle B15617 - Inov X 2 coefficient de performance (COP), le rapport entre le froid produit par le système et le travail fourni par le système. Il est généralement souhaitable que le COP soit le plus élevé possible, ce qui traduit un bon rendement énergétique du système et induit une faible consommation énergétique, sachant que la consommation énergétique comprend la consommation électrique du système mais également l'énergie nécessaire pour la production d'éventuels gaz comprimés ou gaz cryogéniques utilisés par le système. Des deuxièmes systèmes de production de neige artificielle comprennent des systèmes fermés du type réfrigérateur comportant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur. Un inconvénient est que le COP est généralement faible, en général de l'ordre de 3 ou 5. En outre, la consommation électrique de tels systèmes de production de neige peut être élevée, par exemple de 40 kWh à 120 kWh par mètre cube de neige produite. Des troisièmes systèmes de production de neige artificielle comprennent des systèmes fermés mettant en oeuvre des procédés cryogéniques comprenant notamment la formation d'un mélange d'eau et d'un gaz cryogénique, notamment de l'azote ou du dioxyde de carbone. Même si le COP d'un tel système de production de neige peut être élevé, il faut tenir compte de l'énergie nécessaire à la fabrication du fluide cryogénique. De ce fait, la consommation globale de tels système de production de neige peut être supérieure à plusieurs centaines de kWh par mètre cube de neige produite si on inclut l'énergie nécessaire à la fabrication du fluide cryogénique, ce qui entraîne un coût d'exploitation trop élevé pour une exploitation à grande échelle et d'importantes contraintes logistiques. Des quatrièmes systèmes de production de neige artificielle comprennent des systèmes fermés, tels que décrits dans la demande de brevet W02012/104787. La consommation électrique de tels systèmes de production de neige varie généralement de 20 kWh à 40 kWh par mètre cube de neige produite, B15617 - Inov X 3 ce qui est plus faible que les deuxièmes et troisièmes systèmes de production de neige. Toutefois, de tels systèmes de production nécessitent la construction de tours de refroidissement et présentent donc un coût de construction trop élevé pour une exploitation à grande échelle. Il serait souhaitable de prévoir une installation de production de froid, notamment pour un système de production de neige artificielle, ayant un COP élevé, notamment supérieure à 10, et dont la consommation électrique soit faible. En particulier, lorsque l'installation frigorifique est installée dans un système de production de neige, inférieure à 3 kWh par mètre cube de neige produite. Il serait en outre souhaitable que l'installation frigorifique puisse fonctionner normalement sur une plage étendue de températures ambiantes, en particulier à des températures positives, et de préférence jusqu'à 25 °C. Résumé Ainsi, un objet d'un mode de réalisation est de pallier 75 au moins en partie les inconvénients des installations frigorifiques décrites précédemment. Un autre objet d'un mode de réalisation est que le COP de l'installation frigorifique est supérieur à 10. Un autre objet d'un mode de réalisation est que la 80 consommation électrique de l'installation frigorifique est réduite, en particulier, lorsque l'installation frigorifique est installée dans un système de production de neige, inférieure à 3 kWh par mètre cube de neige produite. Un autre objet d'un mode de réalisation est que 85 l'installation frigorifique peut fonctionner à une température ambiante comprise entre -30 °C et +25 °C sans dégradation du COP. Un autre objet d'un mode de réalisation est que le coût de construction de l'installation frigorifique est réduit. Ainsi, un mode de réalisation prévoit une installation 90 frigorifique comprenant : une première enceinte contenant de l'eau à l'état liquide à une température inférieure ou égale à la température du B15617 - Inov X 4 point triple de l'eau et de la vapeur d'eau à une première pression égale, à 10 % près, à la pression de vapeur saturante de l'eau à 95 la température du point triple de l'eau ; une deuxième enceinte à une deuxième pression supérieure strictement à la première pression d'au moins un facteur deux ; un compresseur reliant la première enceinte à la deuxième enceinte ; 100 un dispositif de chauffage de la vapeur d'eau dans la première enceinte destinée à alimenter le compresseur ; un condenseur logé en partie dans la deuxième enceinte et adapté à condenser la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte en eau à l'état liquide ; et 105 un dispositif d'extraction de puissance froide dans la première enceinte. Selon un mode de réalisation, la première enceinte contient en outre de l'eau à l'état solide à la température du point triple de l'eau. 110 Selon un mode de réalisation, le condenseur comprend un premier échangeur de chaleur et des moyens de mise en circulation de l'air ambiant autour de la deuxième enceinte au travers du premier échangeur de chaleur. Selon un mode de réalisation, la deuxième pression dans 115 la deuxième enceinte est inférieure ou égale à 6000 Pa. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'extraction de puissance froide comprend un dispositif de récupération d'eau à l'état solide dans la première enceinte. Selon un mode de réalisation, le dispositif de 120 récupération d'eau à l'état solide comprend une troisième enceinte reliée à la première enceinte par au moins deux conduites, l'une des deux conduites étant plus basse que l'autre des deux conduites selon la direction verticale. Selon un mode de réalisation, le dispositif d'extraction 125 de puissance froide comprend un circuit fermé dans lequel circule un fluide caloporteur et comprenant un deuxième échangeur de B15617 - Inov X 5 chaleur disposé dans la première enceinte et un troisième échangeur de chaleur situé à l'extérieur de la première enceinte. Selon un mode de réalisation, l'installation 130 frigorifique comprend une troisième enceinte dans laquelle est située le troisième échangeur de chaleur et contenant de l'eau à l'état solide. Selon un mode de réalisation, le dispositif de chauffage comprend une source d'un rayonnement infrarouge. 135 Selon un mode de réalisation, le dispositif de chauffage comprend une source d'un rayonnement micro-onde. Selon un mode de réalisation, le dispositif de chauffage est adapté à chauffer la vapeur d'eau dans la première enceinte destinée à alimenter le compresseur d'au moins 20 °C. 140 Selon un mode de réalisation, le compresseur est adapté à fournir un taux de compression supérieur à deux. Selon un mode de réalisation, le compresseur est un compresseur axial. Selon un mode de réalisation, le compresseur comprend 145 une succession d'étages, chaque étage comprenant un rotor et un stator. Selon un mode de réalisation, le compresseur est un compresseur de Tesla. Selon un mode de réalisation, l'installation 150 frigorifique comprend, en outre, un dispositif de protection du compresseur contre les éclaboussures d'eau à l'état liquide dans la première enceinte. Selon un mode de réalisation, l'installation frigorifique comprend une conduite d'apport d'eau à l'état liquide 155 dans la première enceinte. Un mode de réalisation prévoit également un système de production de neige artificielle comprenant une installation frigorifique telle que définie précédemment. Un mode de réalisation prévoit également un procédé de 160 production de froid comprenant les étapes suivantes : B15617 - Inov X 6 amener dans une première enceinte de l'eau à l'état liquide à une température inférieure ou égale à la température du point triple de l'eau et former de la vapeur d'eau à une première pression égale, à 10 % près, à la pression de vapeur saturante de 165 l'eau à la température du point triple de l'eau ; chauffer de la vapeur d'eau dans la première enceinte ; comprimer la vapeur d'eau chauffée de la première enceinte vers une deuxième enceinte à une deuxième pression supérieure strictement à la première pression d'au moins un 170 facteur deux ; condenser la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte en eau à l'état liquide ; et extraire de la puissance froide dans la première enceinte. 175 Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 180 la figure 1 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une installation frigorifique ; les figures 2 et 3 représentent des diagrammes enthalpie-pression de l'eau illustrant le fonctionnement de 185 l'installation frigorifique représentée en figure 1 ; la figure 4 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé d'une partie de l'installation frigorifique de la figure 1 ; les figures 5 et 6 sont des vues en coupe, partielles 190 et schématiques, de modes de réalisation plus détaillés d'une autre partie de l'installation frigorifique de la figure 1 ; la figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une installation frigorifique ; et B15617 - Inov X 7 195 la figure 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé d'une partie de l'installation frigorifique de la figure 7. Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés 200 par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En outre, seuls les éléments utiles à la compréhension de la présente description ont été représentés et sont décrits. En particulier, les compresseurs et les échangeurs de chaleur sont bien connus de 205 l'homme de l'art et ne sont pas décrits en détail. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., 210 il est fait référence à l'orientation des figures ou à une installation frigorifique dans une position normale d'utilisation. Dans la suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ", "approximativement" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près", 215 de préférence "à 5 % près". La figure 1 représente un mode de réalisation d'une installation frigorifique 5. L'installation frigorifique 5 comprend : une première enceinte 10 à basse pression, étanche aux 220 gaz par rapport au milieu extérieur et isolée thermiquement par rapport au milieu extérieur, la première enceinte 10 à basse pression contenant, en fonctionnement, essentiellement de la vapeur d'eau 11 ; un réservoir 12 contenant de l'eau liquide 14, et, lors 225 d'un fonctionnement en régime stationnaire de l'installation frigorifique 5, de l'eau à l'état solide 15, le réservoir 12 étant situé dans la première enceinte 10 à basse pression et étant ouvert sur le volume interne de la première enceinte 10 à basse pression ; B15617 - Inov X 8 230 une conduite 18 d'apport d'eau liquide dans le réservoir 12 ; un élément de protection 20, logé dans la première enceinte 10 à basse pression, recouvrant la surface libre de l'eau liquide 14 et empêchant la projection d'éclaboussures d'eau 235 liquide hors du réservoir 12 ; au moins un dispositif de chauffage 22 d'au moins une partie de la vapeur d'eau dans la première enceinte 10 à basse pression ; un dispositif 24 d'extraction de puissance froide dans 240 le réservoir 12, par exemple un dispositif de récupération de l'eau à l'état solide relié au réservoir 12 ; une deuxième enceinte 30 à basse pression, étanche aux gaz par rapport au milieu extérieur et isolée thermiquement par rapport au milieu extérieur, la pression dans la deuxième enceinte 245 30 à basse pression étant supérieure à la pression dans la première enceinte 10 à basse pression ; un compresseur 32, par exemple un turbocompresseur, une turbine ou une compresseur de Tesla, reliant la première enceinte 10 à basse pression à la deuxième enceinte 30 à basse pression, 250 recevant de la vapeur d'eau de la première enceinte 10 à basse pression et fournissant de la vapeur d'eau comprimée à la deuxième enceinte 30 à basse pression ; un condenseur 34 adapté à liquéfier la vapeur d'eau présente dans la deuxième enceinte 30 à basse pression, le 255 condenseur 34 étant en partie logé dans la deuxième enceinte 30 à basse pression et comprenant par exemple un échangeur de chaleur refroidi par l'air ambiant, le condenseur 34 comprenant des moyens, par exemple un ventilateur 36, pour faire circuler de l'air ambiant au travers de l'échangeur de chaleur ; 260 une conduite 38 de récupération de l'eau liquide produite par le condenseur 34 ; et un module de traitement 40 relié au dispositif de chauffage 22, au compresseur 32 et au condenseur 34 et adapté à B15617 - Inov X 9 commander le dispositif de chauffage 22, le compresseur 32 et le 265 condenseur 34. L'eau liquide 14 contenue dans le réservoir 12 peut être de l'eau déminéralisée, de l'eau provenant directement du système de distribution d'eau courante, ou de l'eau douce, notamment de l'eau provenant d'un cours d'eau ou de l'eau provenant d'une 270 retenue collinaire. L'installation frigorifique 5 peut, en outre, comprendre un système 42 de régulation de la différence de pression entre la deuxième enceinte 30 à basse pression et la première enceinte 10 à basse pression. Le système 42 peut correspondre à un système de vanne commandée ou à un système à 275 capillaire et est adapté à maintenir la différence de pression entre la deuxième enceinte 30 à basse pression et la première enceinte 10 à basse pression à une valeur sensiblement constante. Le module de traitement 40 peut correspondre à un circuit dédié ou peut comprendre un processeur, par exemple un 280 microprocesseur ou un microcontrôleur, adapté à exécuter des instructions d'un programme d'ordinateur stocké dans une mémoire. L'installation frigorifique 5 peut, en outre, comprendre des capteurs, notamment des capteurs de température et des capteurs de pression, non représentés, reliés au module de traitement 40, 285 notamment pour la détection de la température et de la pression dans les enceintes 10 et 30. Selon un mode de réalisation, le compresseur 32 est un compresseur axial qui fournit un flux de vapeur comprimée sensiblement selon l'axe de rotation du compresseur. Le 290 compresseur comprend une succession d'étage de compression, chaque étage comprenant un rotor et un stator. Le rotor comprend des aubes entraînées en rotation par un arbre de transmission. Le rotor accélère l'écoulement gazeux grâce à l'énergie transmise par l'arbre de transmission du compresseur. Le stator comprend 295 des aubes fixes. Le stator transforme l'énergie cinétique de l'écoulement gazeux en pression via la forme du stator. B15617 - Inov X 10 Le dispositif de chauffage 22 comprend par exemple un système de chauffage de la vapeur d'eau par infrarouge ou par exemple un système de chauffage de la vapeur d'eau par micro-onde. 300 Les dimensions de l'installation frigorifique 5 dépendent de l'application visée. Le volume de la première enceinte 10 à basse pression peut être compris entre 10 1 et 10000 1. Le volume de la deuxième enceinte 30 à basse pression peut être compris entre 1 1 et 10000 1. Le volume d'eau liquide 305 14 dans le réservoir 12 peut être compris entre 9 1 et 9999 1. L'installation frigorifique 5 peut comprendre une pompe à vide, non représentée, reliée à la première enceinte 10 à basse pression et/ou à la deuxième enceinte 30 à basse pression. La figure 2 représente un diagramme enthalpie-pression 310 de l'eau illustrant le fonctionnement de l'installation frigorifique 5 au début de son fonctionnement. Les points référencés A à F en figure 2 illustrent des états successifs par lesquels passe de l'eau circulant dans l'installation frigorifique 5. 315 Le point A représente de l'eau liquide qui va être introduite dans le réservoir 12 par la conduite 18, par exemple pour remplir le réservoir 12 au début du fonctionnement de l'installation 5. La pression de l'eau liquide au point A est à une première valeur de pression et la température de l'eau liquide 320 au point A est à une première valeur de température. Selon un mode de réalisation, la première valeur de pression est supérieure ou égale à 0,1 MPa (1 bar), par exemple supérieure ou égale à 0,1 MPa (1 bar) et inférieure ou égale à 10 MPa (100 bar). Selon un mode de réalisation, la première valeur de température est supérieure 325 ou égale à 5 °C, par exemple supérieure ou égale à 5 °C et inférieure ou égale à 10 °C. L'eau apportée dans le réservoir 12 provient par exemple d'un réseau de distribution d'eau auquel est reliée l'installation frigorifique 5. La première valeur de température peut alors correspondre à la température de l'eau 330 fournie par le réseau de distribution. B15617 - Inov X 11 Une fois introduite dans le réservoir 12, la pression de l'eau liquide 14 diminue de la première valeur de pression jusqu'à la pression dans la première enceinte 10 à basse pression qui est à une deuxième valeur de pression. Ceci correspond à la 335 transition du point A au point B. En fonctionnement, la deuxième valeur de pression est égale à la pression de vapeur saturante de l'eau liquide 14 présente dans le réservoir 12. Selon un mode de réalisation, la deuxième valeur de pression dans la première enceinte 10 à basse pression est typiquement comprise entre 600 Pa 340 (6 mbar) et 1500 Pa (15 mbar). A titre d'exemple, pour de l'eau à 5 °C, la pression dans la première enceinte 10 à basse pression peut être égale à 870 Pa (8,7 mbar). La température de l'eau liquide introduite dans le réservoir 12 pendant la baisse de pression reste sensiblement constante et égale à la première 345 valeur de température. La température de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12 est à une deuxième valeur de température. Au début du fonctionnement de l'installation frigorifique 10, la deuxième valeur de température est sensiblement égale à la première valeur 350 de température de sorte que la température de l'eau introduite dans le réservoir 12 et dont la pression a diminué ne varie sensiblement pas. Il se produit une évaporation d'une partie de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12 qui va amener l'eau de la première 355 valeur de température à la deuxième valeur de température. Ceci correspond à la transition du point B au point C. Comme la pression dans l'enceinte 10 à basse pression est égale à la pression de vapeur saturante de l'eau à la deuxième valeur de température, la vaporisation est une ébullition de l'eau liquide 14 qui comprend 360 notamment la formation de bulles 43 (voir figure 1) dans l'eau liquide 14. Il est alors obtenu, dans la première enceinte 10 à basse pression, de la vapeur d'eau à la deuxième valeur de température et à la deuxième valeur de pression. L'élément de protection 20 permet d'éviter que des projections d'eau liquide 365 n'atteignent le compresseur 32 ou que de l'eau liquide ne se B15617 - Inov X 12 répande hors du réservoir 12 lors de l'ébullition de l'eau liquide 14. L'élément de protection 12 peut, en outre, permettre d'augmenter la surface d'échange en comprenant des parties pénétrant dans l'eau liquide. 370 Tout ou partie de la vapeur d'eau dans la première enceinte 10 à basse pression est chauffée par le dispositif de chauffage 22. La température d'une partie de vapeur d'eau dans la première enceinte 10 à basse pression passe alors de la deuxième valeur de température à une troisième valeur de température. Selon 375 un mode de réalisation, la vapeur d'eau est pompée par le compresseur 32 jusque dans la partie de la première enceinte 10 où elle est chauffée. Ceci correspond à la transition du point C au point D. Selon un mode de réalisation, la troisième valeur de température est supérieure ou égale à 0 °C et inférieure ou égale 380 à 100 °C. De préférence, la troisième valeur de température est supérieure à la deuxième valeur de température d'au moins 10 °C. La pression de la vapeur d'eau pendant l'étape de chauffage ne varie sensiblement pas et reste sensiblement égale à la deuxième valeur de pression. 385 La vapeur d'eau chauffée à la troisième valeur de température alimente le compresseur 32 qui refoule la vapeur d'eau comprimée dans la deuxième enceinte 30 à basse pression. Ceci correspond à la transition du point D au point E. Selon un mode de réalisation, le rapport de compression du compresseur 32 est 390 supérieur ou égal à 2 et inférieur ou égal à 14. La pression dans la deuxième enceinte 30 à basse pression est égale à une troisième valeur de pression supérieure à la deuxième valeur de pression d'au moins un facteur variant de 2 à 14. A titre d'exemple, la troisième valeur de pression est supérieure ou égale à 600 Pa 395 (6 mbar) et inférieure ou égale à 6000 Pa (60 mbar). A titre d'exemple, lorsque la deuxième valeur de pression est égale à 870 Pa (8,7 mbar) et que le rapport de compression du compresseur 32 est égal à 2, la troisième valeur de pression est sensiblement égale à 1740 Pa (17,4 mbar). La compression de la vapeur d'eau 400 par le compresseur 32 peut également entraîner un échauffement de B15617 - Inov X 13 la vapeur d'eau dont la température passe de la troisième valeur de température à une quatrième valeur de température, supérieure à la troisième valeur de température. La vapeur d'eau comprimée dans le réservoir 30 à haute 405 pression est refroidie puis liquéfiée en eau liquide par le condenseur 34. Ceci correspond à la transition du point E au point F. La pression de l'eau pendant l'étape de refroidissement et de liquéfaction ne varie sensiblement pas et reste égale à la troisième valeur de pression. La température de l'eau varie de la de température inférieure strictement à de température. A titre d'exemple, pour de pression égale à 1740 Pa (17,4 mbar), la cinquième de température peut être égale à 15,3 °C. Plus le rapport de 415 compression est élevé, plus il est possible de condenser l'eau avec des températures extérieures importantes et plus la condensation peut être réalisée rapidement. L'eau liquide produite par le condenseur 34 est évacuée du réservoir 30 à haute pression par la conduite 38. 420 La condensation provoque un pompage qui entretient un niveau de vide dans les enceintes 10 et 30. Le maintien de la différence de pression entre l'enceinte 30 à basse pression et le réservoir 10 à basse pression est réalisé par le module de traitement 40 qui commande dans ce but le dispositif de chauffage 425 22, le compresseur 32, le condenseur 34, le système 42 et éventuellement la pompe à vide. La pompe à vide peut fonctionner au démarrage de l'installation frigorifique 5 jusqu'à ce que la pression dans la première enceinte 10 à basse pression atteigne la pression de 430 vapeur saturante à la première valeur de température. La pompe à vide peut alors être arrêtée et la pression dans l'enceinte 10 est maintenue par la dépression générée au niveau du condenseur 34 et le travail mécanique du compresseur 32. La pompe à vide peut en outre participer, si besoin, au maintien de la pression dans 435 la première enceinte 10 à basse pression. 410 quatrième valeur de température à une cinquième la quatrième une troisième valeur valeur valeur valeur B15617 - Inov X 14 La figure 3 représente un diagramme enthalpie-pression de l'eau illustrant le fonctionnement de l'installation frigorifique 5 en régime stationnaire. En régime stationnaire, le réservoir 12 est rempli d'eau 440 liquide 14. Un complément d'eau est apporté par la conduite 18 dans le réservoir 12 pour compenser les pertes d'eau liquide du réservoir 12, par exemple de façon continue ou par intermittence. Lors de l'évaporation de l'eau liquide 14 du réservoir 12 décrite précédemment, ce qui correspond à la transition du 445 point B au point C sur les figures 2 et 3, la chaleur nécessaire pour produire de la vapeur d'eau est extraite de l'eau liquide 14 étant donné que la première enceinte 10 à basse pression est isolée thermiquement par rapport au milieu extérieur. On obtient ainsi un refroidissement de l'eau liquide 14 dans le réservoir 450 12. Ceci se traduit en figure 3 par un état supplémentaire représenté par le point B' dans la succession d'états suivie par de l'eau circulant dans l'installation 5. En effet, lorsque de l'eau est introduite dans le réservoir 12 à la première valeur de température et à la première valeur de pression, il y a une 455 diminution de la pression de cette eau à la deuxième valeur de pression, correspondant à la transition du point A au point B, et une diminution de la température de l'eau de la première valeur de température à la deuxième valeur de température, strictement inférieure à la première valeur de température, correspondant à 460 la transition du point B au point B'. La pression dans la première enceinte 10 à basse pression diminue simultanément à la diminution de la température de l'eau liquide 14 du réservoir 12 pour rester égale à la pression de vapeur saturante à la température de l'eau liquide 14 dans le 465 réservoir 12. Le maintien de la pression dans l'enceinte 10 à la pression de vapeur saturante à la température de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12 est réalisé par le module de traitement 40 qui commande dans ce but le dispositif de chauffage 22, le compresseur 32 et le condenseur 34, le système 42 et 470 éventuellement la pompe à vide. B15617 - Inov X 15 La température de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12 diminue jusqu'à atteindre la température du point triple de l'eau, qui, à titre d'exemple, pour une pression de 611 Pa (6,11 mbar) est égale à 0,01 °C. Des cristaux de glace 15 se forment alors 475 dans le réservoir 12. En régime stationnaire, la température de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12 reste sensiblement constante et égale à la température du point triple de l'eau et la pression dans la première enceinte 10 à basse pression est sensiblement égale à la pression de vapeur saturante à la température du point 480 triple de l'eau. L'eau est alors présente dans la première enceinte 10 à basse pression simultanément à l'état gazeux, à l'état liquide et à l'état solide. En résumé, l'évaporation d'une masse Mev d'eau va contribuer à refroidir la masse Mliq d'eau restante à la deuxième valeur de 485 température, puis à solidifier une masse Msol d'eau qui se transforme alors en glace selon la relation (1) suivante : Mev * Lev - Mliq * Cp * A° Msol* Lsol (1) OÙ Lev est la chaleur latente d'évaporation de l'eau, Cp est la capacité calorifique de l'eau liquide, 40 est la différence entre 490 les première et deuxième valeurs de température, et Lsol est la chaleur latente de solidification de l'eau. En fin de cycle, on aura une masse de glace Msol selon la relation (2) suivante : Mev * Lev - Msol * ( Cp * A° Lsol ) (2) 495 Les autres transitions d'états de l'eau sont les mêmes que celles décrites précédemment en relation avec la figure 2. En particulier, l'étape de chauffage qui correspond à la transition entre les points C et D vise à augmenter la température de la vapeur d'eau dans l'enceinte 10 à basse pression d'au moins 20 °C. 500 En outre, lors de la diminution de la température de l'eau liquide 14 dans le réservoir 12, le rapport de compression du compresseur 32 peut être ajusté pour conserver sensiblement la même troisième valeur de pression dans la deuxième enceinte 30 à basse pression. A titre d'exemple, lorsque la deuxième valeur de pression dans la 505 première enceinte 10 à basse pression est égale à 611 Pa (6,11 B15617 - Inov X 16 mbar), le rapport de compression du compresseur 32 est par exemple égal à 3 et la troisième valeur de pression dans la deuxième enceinte 30 à basse pression est égale à 1830 Pa (18,3 mbar). A titre d'exemple, la cinquième valeur de la température de l'eau 510 liquide produite par le condenseur 34 à 1830 Pa (18,3 mbar) est par exemple égale à 16,05 °C. Selon un mode de réalisation, le dispositif 24 d'extraction de puissance froide retire les cristaux de glace 15 au fur et à mesure qu'ils se forment dans le réservoir 12. 515 L'utilisation ultérieure des cristaux de glace dépend de l'application envisagée. Pour une application pour la production de neige artificielle, les cristaux de glace 15 sont récupérés pour produire de la neige artificielle. Il peut être prévu un système 520 de réfrigération pour abaisser la température de la glace récupérée et/ou un groupe de pompage pour évaporer l'eau résiduelle et ainsi refroidir et assécher la glace. Il peut, en outre, être prévu un organe de hachage et d'aération de la glace produite. 525 Pour une application pour la climatisation ou la réfrigération, les cristaux de glace 15 présents dans le réservoir 12 peuvent jouer le rôle d'une source froide. Le condenseur 34 est adapté à liquéfier la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte 30 à basse pression par un échange 530 thermique entre la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte 30 à basse pression et un fluide réfrigérant. Selon un mode de réalisation, le fluide réfrigérant est l'air à l'extérieur de l'installation frigorifique 5. Le condenseur 34 peut comprendre des moyens de brassage de l'air, par exemple le ventilateur à 535 hélice 36 comme cela est représenté en figure 1, le brassage de l'air étant représenté de façon schématique par la flèche 44. A titre de variante, le condenseur 34 peut comprendre un ventilateur à effet Venturi ou un thermosiphon. Selon un autre mode de réalisation, le condenseur 34 peut comprendre un groupe échangeur 540 liquide-vapeur d'eau dans l'enceinte 30 et un groupe d'échangeur B15617 - Inov X 17 liquide-air à l'extérieur de l'enceinte 30, le fluide de refroidissement circulant entre ces deux échangeurs. De façon avantageuse, la condensation de l'eau dans l'enceinte 30 ne nécessite pas la mise en oeuvre d'une machine 545 frigorifique. La production d'eau liquide par le condenseur 34 peut être réalisée par utilisation de l'air ambiant dès que la température de l'air ambiant est inférieure à la cinquième valeur de température souhaitée. Dans l'exemple décrit précédemment dans 550 lequel le condenseur 34 produit de l'eau liquide à 16,05 °C, l'air ambiant peut être utilisé dès que sa température est inférieure à 16 °C. La température maximale possible de l'air ambiant permettant une utilisation de l'air ambiant comme fluide 555 réfrigérant par le condenseur 34 est notamment fixée par le taux de compression du compresseur 32. Avec un taux de compression de 10, il peut être envisagé une pression de vapeur saturante de 6000 Pa (60 mbar) dans la deuxième enceinte 30 à basse pression et une cinquième valeur de température de 36 °C, ce qui peut être 560 obtenue sans difficulté dès que la température de l'air ambiant est inférieure à 30 °C. De préférence, l'installation frigorifique 5 peut être utilisée dès que la température ambiante est inférieure à 20 °C. Selon un mode de réalisation, le coP de l'installation 565 frigorifique 5 est de l'ordre de 19 à 20. Le tableau I ci-dessous regroupe, pour une application à la production de neige artificielle, et en fonction de la température de l'air ambiant, la consommation électrique, exprimée en kilowatt par mètre cube de neige produite, de l'installation 570 frigorifique 5 (INV) représentée en figure 1, d'une installation de type canon à neige (AM), d'une installation de type perche à neige (AM), d'une installation (AM) à évaporation à basse pression entre 0,01 MPa (100 mbar) et 0,02 MPa (200 mbar) et d'une installation de type réfrigérateur (AM). Température INV AA1 AA2 AA3 AM B15617 - Inov X 18 ambiante (°C) -10 1,6 2 1,9 24 40 -5 1,7 3,1 2,5 25,5 41,5 0 1,85 5,4 3 27 43 10 2,3 0 0 28,5 44,5 575 Tableau I La consommation électrique par mètre cube de neige produite par l'installation frigorifique 5 (INV) est nettement inférieure à celle des installations frigorifiques de type réfrigérateur (AM) et à évaporation à basse pression entre 580 0,01 MPa (100 mbar) et 0,02 MPa (200 mbar) (JU3). Selon un mode de réalisation, l'eau liquide fournie par le condenseur 34 n'est pas réutilisée. Selon un autre mode de réalisation, la température de l'eau liquide fournie par le condenseur 34 est amenée à la première valeur de température et 585 l'eau fournie par le condenseur 34 est réutilisée pour l'alimentation du réservoir 12. La figure 4 est une vue, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé du réservoir 10 à basse pression de l'installation frigorifique 5 de la figure 1. 590 Selon un mode de réalisation, l'élément de protection 20 comprend une membrane 46 recouvrant la surface libre de l'eau liquide 14. La membrane 46 est perméable à la vapeur d'eau et sensiblement étanche à l'eau liquide. L'élément de protection 20 peut en outre comprendre des éléments plongeant dans l'eau liquide 595 14, non représentés, et qui permettent de réguler la génération de bulles 43 lors de l'ébullition de l'eau liquide 14. Selon un mode de réalisation, des chicanes 48 peuvent être disposées dans la partie de l'enceinte 10 dans laquelle la vapeur d'eau est chauffée par le dispositif de chauffage 22. Les 600 chicanes 48 permettent d'allonger le parcours de la vapeur d'eau jusqu'à l'entrée du compresseur 32 pour obtenir le chauffage de la vapeur d'eau jusqu'à la température souhaitée. B15617 - Inov X 19 La figure 5 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé du dispositif 605 24 de récupération de l'eau à l'état solide de l'installation frigorifique 5. Dans le présent mode de réalisation, le dispositif 24 est adapté à extraire l'eau à l'état solide du réservoir 12. Un tel mode de réalisation est adapté notamment dans le cas où 610 l'installation frigorifique 5 est utilisée pour la production de neige artificielle. Le dispositif 24 peut comprendre une enceinte secondaire 50 reliée au réservoir 12 par une conduite basse 52 et une conduite haute 54, située au-dessus de la conduite basse 52. Une pompe 56 615 prévue sur la conduite haute 54 est adaptée à faire circuler le contenu du réservoir 12 vers l'enceinte secondaire 50 et une pompe 58 prévue sur la conduite basse 52 est adaptée à faire circuler le contenu de l'enceinte secondaire 50 vers le réservoir 12. La pression dans l'enceinte secondaire 50 peut être plus élevée que 620 dans le réservoir 12, par exemple égale à la pression atmosphérique, de sorte qu'il n'y a pas d'ébullition dans l'enceinte secondaire 50. Les cristaux de glace s'accumulent alors au-dessus de l'eau liquide 62 par décantation en un amas flottant de glace 60. Le dispositif 24 comprend des moyens 64 d'extraction 625 des cristaux de glace 60, comprenant par exemple une vis sans fin ou un élévateur à godets. La figure 6 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation plus détaillé du dispositif 24. Le dispositif 24 peut faire partie d'un système de 630 climatisation ou de réfrigération, et peut comprendre un circuit fermé dans lequel circule un fluide réfrigérant et comprenant un premier échangeur de chaleur 66 disposé dans le réservoir 12 et un deuxième échangeur de chaleur 68 situé à l'extérieur de l'enceinte 10. 635 La figure 7 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une installation frigorifique 70. L'installation frigorifique 70 comprend B15617 - Inov X 20 l'ensemble des éléments de l'installation frigorifique 5 représenté en figure 1 à la différence qu'il n'y a pas d'eau à 640 l'état solide dans la première enceinte 10 à basse pression et qu'elle comprend en outre des moyens pour maintenir l'eau liquide en surfusion dans la première enceinte 10 à basse pression. Selon un mode de réalisation, les moyens pour maintenir l'eau liquide en surfusion peuvent comprendre un agitateur 72 adapté à brasser 645 l'eau à l'état liquide dans la première enceinte 10 à basse pression. L'agitateur 72 comprend par exemple une barre ou une hélice mise en rotation dans l'eau à l'état liquide 14. Selon un autre mode de réalisation, les moyens pour maintenir l'eau liquide en surfusion peuvent comprendre au moins un additif ajouté à l'eau 650 à l'état liquide. Cet additif mélangé à l'eau, conduit à une solution dont la température de solidification est inférieure à la température de solidification de l'eau sans additif. Un exemple d'additif est le sel. Dans le présent mode de réalisation, la température de 655 l'eau liquide 14 dans la première enceinte 10 à basse pression peut être inférieure à la température du point triple de l'eau, et est par exemple à une température pouvant varier de -20 °C à - 1 °C. Le fonctionnement de l'installation frigorifique 70 est identique au fonctionnement décrit précédemment pour 660 l'installation frigorifique 5 à la différence qu'il n'y a pas de production d'eau à l'état solide dans la première enceinte 10 à basse pression et que la température de l'eau liquide dans la première enceinte 10 à basse pression peut être inférieure à la température du point triple de l'eau. 665 La figure 8 est une vue en coupe, partielle et schématique, d'un mode de réalisation plus détaillé d'une partie de l'installation frigorifique de la figure 7, dans lequel le dispositif 24 d'extraction de puissance froide dans le réservoir 12 a la structure représentée en figure 6. Le deuxième échangeur 670 68 du dispositif 24 est situé dans une enceinte 80 contenant de l'eau à l'état liquide 82 et permet de refroidir l'eau à l'état liquide 82 jusqu'à obtenir, dans l'enceinte 80, de l'eau à l'état B15617 - Inov X 21 solide 84. La pression dans l'enceinte 80 peut avantageusement être supérieure à la pression de vapeur saturante de l'eau à la 675 température du point triple de l'eau, et être, par exemple, à la pression atmosphérique. Des modes de réalisation particuliers ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que dans les modes de réalisation 680 décrits précédemment, le condenseur 34 est un condensateur dans lequel la vapeur d'eau est refroidie et liquéfiée par l'air ambiant, d'autres types de condenseur 34 peuvent être utilisés, par exemple un condenseur refroidi à l'eau. En outre, bien que des modes de réalisation aient été décrits dans lesquels le 685 dispositif de chauffage 22 comprend un système de chauffage de la vapeur d'eau par infrarouge ou un système de chauffage de la vapeur d'eau par micro-onde, tout type de dispositif de chauffage de la vapeur d'eau peut être mis en oeuvre, notamment un dispositif de chauffage comprenant un échangeur de chaleur, par exemple dans 690 lequel la vapeur d'eau REVENDICATIONS1. Installation frigorifique (5 ; 70) comprenant : une première enceinte (10) contenant de l'eau à l'état liquide (14) à une température inférieure ou égale à la 695 température du point triple de l'eau et de la vapeur d'eau (11) à une première pression égale, à 10 % près, à la pression de vapeur saturante de l'eau à la température du point triple de l'eau ; une deuxième enceinte (30) à une deuxième pression supérieure strictement à la première pression d'au moins un 700 facteur deux ; un compresseur (32) reliant la première enceinte à la deuxième enceinte ; un dispositif de chauffage (22) de la vapeur d'eau dans la première enceinte (10) destinée à alimenter le compresseur 705 (32) ; un condenseur (34) logé en partie dans la deuxième enceinte et adapté à condenser la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte en eau à l'état liquide ; et un dispositif (24) d'extraction de puissance froide dans 710 la première enceinte. 2. Installation frigorifique selon la revendication 1, dans laquelle la première enceinte (10) contient en outre de l'eau à l'état solide (15) à la température du point triple de l'eau. 3. Installation frigorifique selon la revendication 1 715 ou 2, dans laquelle le condenseur (34) comprend un premier échangeur de chaleur et des moyens (36) de mise en circulation de l'air ambiant autour de la deuxième enceinte (30) au travers du premier échangeur de chaleur. 4. Installation frigorifique selon l'une quelconque des 720 revendications 1 à 3, dans laquelle la deuxième pression dans la deuxième enceinte (30) est inférieure ou égale à 6000 Pa. 5. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif (24) d'extraction de puissance froide comprend un dispositif (50, 64) B15617 - Inov X 23 725 de récupération d'eau à l'état solide dans la première enceinte (10). 6. Installation frigorifique selon la revendication 5, dans laquelle le dispositif (50, 64) de récupération d'eau à l'état solide comprend une troisième enceinte (50) reliée à la 730 première enceinte (10) par au moins deux conduites (52, 54), l'une des deux conduites étant plus basse que l'autre des deux conduites selon la direction verticale. 7. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif (24) 735 d'extraction de puissance froide comprend un circuit fermé dans lequel circule un fluide caloporteur et comprenant un deuxième échangeur de chaleur (66) disposé dans la première enceinte (10) et un troisième échangeur de chaleur (68) situé à l'extérieur de la première enceinte. 740 8. Installation frigorifique selon la revendication 7, comprenant une troisième enceinte (80) dans laquelle est située le troisième échangeur de chaleur (68) et contenant de l'eau à l'état solide (84). 9. Installation frigorifique selon l'une quelconque des 745 revendications 1 à 8, dans laquelle le dispositif de chauffage (22) comprend une source d'un rayonnement infrarouge. 10. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le dispositif de chauffage (22) comprend une source d'un rayonnement micro-onde. 750 11. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle le dispositif de chauffage (22) est adapté à chauffer d'au moins 20 °C la vapeur d'eau dans la première enceinte (10) destinée à alimenter le compresseur (32). 755 12. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle le compresseur (32) est adapté à fournir un taux de compression supérieur à deux. B15617 - Inov X 24 13. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle le compresseur (32) est un 760 compresseur axial. 14. Installation frigorifique selon la revendication 13, dans laquelle le compresseur (32) comprend une succession d'étages, chaque étage comprenant un rotor et un stator. 15. Installation frigorifique selon l'une quelconque des 765 revendications 1 à 12, dans laquelle le compresseur (32) est un compresseur de Tesla. 16. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, comprenant, en outre, un dispositif de protection (20) du compresseur (32) contre les éclaboussures d'eau 770 à l'état liquide (14) dans la première enceinte (10). 17. Installation frigorifique selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant une conduite (18) d'apport d'eau à l'état liquide (14) dans la première enceinte (10). 18. Système de production de neige artificielle 775 comprenant une installation frigorifique (5) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17. 19. Procédé de production de froid comprenant les étapes suivantes : amener dans une première enceinte (10) de l'eau à l'état 780 liquide (14) à une température inférieure ou égale à la température du point triple de l'eau et former de la vapeur d'eau à une première pression égale, à 10 % près, à la pression de vapeur saturante de l'eau à la température du point triple de l'eau ; 785 chauffer de la vapeur d'eau dans la première enceinte ; comprimer la vapeur d'eau chauffée de la première enceinte vers une deuxième enceinte à une deuxième pression supérieure strictement à la première pression d'au moins un facteur deux ; 790 condenser la vapeur d'eau dans la deuxième enceinte en eau à l'état liquide ; et B15617 - Inov X 25 extraire de la puissance froide dans la première enceinte.