Brevet FR3069050A1 — publié le 20190118

INSTALLATION DE CLIMATISATION PAR ABSORPTION, À SOLUTION ABSORBANTE ALIMENTANT LE CONDENSEUR ET LE DÉSORBEUR L'invention concerne les installations de climatisation par absorption. Comme cela est notamment décrit dans les documents brevet FR 2978817, FR 2900721 et FR 2900722, une installation de climatisation par absorption comprend notamment un évaporateur, un absorbeur, un désorbeur (ou « concentrateur » ou encore « générateur ») et un condenseur. 1 o L'évaporateur comprend un espace interne parcouru par un circuit de réfrigération (dans lequel circule un fluide tel que de l'eau), et dans lequel règne une très faible pression et est pulvérisé un réfrigérant dans un état liquide (par exemple de l'eau). Le réfrigérant liquide capte des calories au fluide de ce circuit de réfrigération afin de le refroidir, ce qui induit sa propre 15 évaporation mais seulement partielle. En effet, une partie du réfrigérant liquide pulvérisé ne s'évapore pas et tombe dans le fond de l'évaporateur où elle est transférée par gravité dans un premier réservoir où elle est pompée (ou aspirée) par une première pompe chargée de la réinjecter (sous forme pulvérisée) dans l'évaporateur. La vapeur de réfrigérant créée dans 20 l'évaporateur est transférée dans l'espace interne d'un absorbeur (éventuellement via un échangeur de chaleur chargé de la pré-refroidir). Le fluide réfrigéré par la captation de calories circule ensuite dans le circuit de réfrigération où il participe à la production de froid pour un système, comme par exemple un bâtiment ou un véhicule. 25 L'absorbeur contient une solution absorbante (comme par exemple du bromure de lithium (LiBr)) qui est chargée d'absorber la vapeur de réfrigérant formée dans l'évaporateur et ainsi de maintenir la très faible pression régnant dans ce dernier et nécessaire à la vaporisation du réfrigérant. Une partie de la solution absorbante contenue dans la partie 30 inférieure de l'absorbeur peut éventuellement être pompée (ou aspirée) par une autre pompe chargée de la réinjecter (sous forme pulvérisée) dans la partie supérieure de l'absorbeur. Plus la solution absorbante absorbe de la 2 vapeur de réfrigérant, plus elle est diluée. Pour éviter qu'elle ne se sature, et donc qu'elle ne puisse plus absorber la vapeur de réfrigérant, elle est en partie transférée par gravité dans un second réservoir où elle est pompée (ou aspirée) par une seconde pompe chargée de l'injecter dans la partie 5 supérieure de l'espace interne d'un désorbeur (ou concentrateur). L'espace interne de ce désorbeur est parcouru par un circuit de chauffage (dans lequel circule un fluide chaud tel que de l'eau) qui est chargé de réchauffer la solution absorbante partiellement saturée. Ce réchauffage provoque une évaporation d'une partie du réfrigérant contenue dans la 1 o solution absorbante, ce qui induit la régénération de cette dernière. La solution absorbante régénérée est ensuite transférée vers la partie supérieure de l'espace interne de l'absorbeur, tandis que la vapeur de réfrigérant produite dans le désorbeur est transférée dans le condenseur, où elle est refroidie par un circuit de refroidissement dédié ou un ventilateur dédié pour 15 reformer le réfrigérant liquide qui est ensuite transféré dans l'évaporateur, de préférence après passage dans un détendeur et éventuellement un échangeur de chaleur. Le premier réservoir associé à l'évaporateur permet de garder un niveau de réfrigérant suffisant pour alimenter l'absorbeur et ainsi permettre un 20 fonctionnement correct de l'absorption. Le second réservoir associé à l'absorbeur permet d'alimenter le désorbeur et donc de reconcentrer la solution absorbante saturée après absorption. Ces deux réservoirs jouent des rôles de pistons, car les niveaux de fluide qui sont disponibles dans leurs espaces internes respectifs montent et descendent en fonction de la 25 puissance disponible. Les installations de climatisation par absorption présentent un réel avantage par rapport aux installations de climatisation traditionnelles du fait qu'elles ne comprennent pas de compresseur dont le fonctionnement représente entre 60% et 70% de leur consommation d'énergie électrique (le 30 reste étant consommé par le pulseur du groupe motoventilateur (ou GMV) et l'embrayage du compresseur). Mais, si ces installations de climatisation par absorption permettent de réduire notablement la consommation d'énergie électrique, elles nécessitent actuellement un circuit de refroidissement dédié 3 parcourant le condenseur et comprenant une pompe spécifique, ou bien un ventilateur dédié, pour refroidir le réfrigérant afin qu'il redevienne liquide avant d'être transféré dans l'évaporateur. Or, un tel circuit de refroidissement dédié ou un tel ventilateur dédié s'avère encombrant, relativement lourd, onéreux, 5 peut parfois nécessiter un positionnement du condenseur dans un endroit particulier pour favoriser le refroidissement (notamment dans un véhicule), et induit une consommation additionnelle qui réduit le gain apporté par l'absence du compresseur et de l'embrayage associé. De plus, le fait d'utiliser un condenseur refroidi par de l'air nécessite que ses dimensions soient assez la importantes, ce qui augmente son encombrement. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose à cet effet une installation de climatisation par absorption comprenant : - un évaporateur parcouru par un circuit de réfrigération, dans lequel circule 15 un fluide, et contenant un réfrigérant liquide transféré et captant des calories de ce fluide pour le refroidir et induire sa propre évaporation partielle, - un absorbeur dans lequel circule une solution absorbante chargée d'absorber la vapeur de réfrigérant formée dans l'évaporateur, 20 - un désorbeur parcouru par un circuit de chauffage chargé de réchauffer une partie au moins de la solution absorbante formée dans l'absorbeur, après absorption, afin d'évaporer une partie du réfrigérant qu'elle contient pour produire une solution absorbante régénérée qui est transférée vers l'absorbeur, et 25 - un condenseur parcouru par un circuit de refroidissement chargé de refroidir la vapeur de réfrigérant formée dans le désorbeur pour reformer le réfrigérant liquide qui est transféré vers l'évaporateur. Cette installation se caractérise par le fait : - que la solution absorbante circule dans le circuit de refroidissement, et 30 - que le circuit de refroidissement alimente en partie le désorbeur en solution absorbante formée dans l'absorbeur, et en partie les condenseur et absorbeur, via un échangeur de chaleur, en solution absorbante refroidie 4 dans ce dernier et issue de l'absorbeur et du condenseur. Grâce à la circulation de la solution absorbante dans le circuit de refroidissement, et au fait que ce dernier alimente non seulement le désorbeur mais également le condenseur, on n'a plus besoin d'un apport 5 d'énergie exclusivement dédié au condenseur, et on limite les risques de cristallisation de la solution absorbante en sortie de l'échangeur de chaleur par un apport de chaleur de la vapeur d'eau à cette solution absorbante. L'installation selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - elle peut comprendre un équipement comportant l'évaporateur, l'absorbeur et une interface poreuse pour le transfert dans l'absorbeur de la vapeur de réfrigérant formée dans l'évaporateur ; la solution absorbante peut être une solution saline, comme par exemple du bromure de lithium (LiBr) ; le réfrigérant liquide peut être de l'eau. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant une installation de climatisation du type de celle présentée ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel l'unique figure illustre schématiquement et fonctionnellement, un exemple de réalisation d'une installation de climatisation par absorption selon l'invention. L'invention a notamment pour but de proposer une installation de climatisation par absorption IC évitant un apport d'énergie exclusivement 25 dédié à son condenseur CD. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'installation de climatisation par absorption IC fait partie d'un véhicule automobile, comme par exemple une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. En effet, l'installation de climatisation par absorption IC 30 peut faire partie de n'importe quel système comprenant au moins un espace à climatiser. Par conséquent, l'installation de climatisation par absorption IC peut faire partie de n'importe quel type de véhicule (terrestre (y compris 5 ferroviaire), maritime (ou fluvial), ou aérien), d'une installation, éventuellement de type industriel, ou d'un bâtiment, par exemple. On a schématiquement représenté sur l'unique figure un exemple de réalisation d'une installation de climatisation par absorption IC selon 5 l'invention. Comme illustré, une installation (de climatisation par absorption) IC selon l'invention comprend notamment un évaporateur PE, un absorbeur PA, un désorbeur (ou concentrateur) CC et un condenseur CD. On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur l'unique figure 1 o l'évaporateur PE et l'absorbeur PA sont deux parties d'un équipement d'évaporation et d'absorption de type tout intégré. Mais dans une variante de réalisation non illustrée, l'évaporateur PE pourrait être un équipement d'évaporation et l'absorbeur PA pourrait être un équipement d'absorption séparé de l'équipement d'évaporation PE (bien que couplé à ce dernier (PE)). 15 L'évaporateur (ou la partie dédiée à l'évaporation) PE comprend un espace interne qui est parcouru par un circuit de réfrigération Cl dans lequel circule un fluide réfrigérant, comme par exemple de l'eau, et à l'intérieur duquel règne une très faible pression. Dans un véhicule, le circuit de réfrigération Cl est chargé de refroidir l'air qui doit alimenter au moins un 20 habitacle. Ce refroidissement de l'air se fait par exemple via un aérotherme AE. Après l'aérotherme AE, ce circuit de réfrigération Cl retourne vers la partie supérieure de l'absorbeur PA. Par ailleurs, l'espace interne de l'évaporateur PE contient un réfrigérant liquide transféré et qui capte des calories du fluide réfrigérant du circuit de réfrigération Cl pour le refroidir, ce qui induit sa propre évaporation partielle. Par exemple, ce réfrigérant est pulvérisé dans un état liquide à l'intérieur de l'espace interne de l'évaporateur PE. A titre d'exemple, ce réfrigérant peut être de l'eau. Une partie du réfrigérant liquide pulvérisé ne s'évapore pas et tombe dans le fond de l'évaporateur PE où elle est transférée par gravité dans un premier réservoir RL1 couplé à une première pompe Pi. La première pompe P1 est chargée d'aspirer du liquide contenu dans 6 le premier réservoir RL1, et d'évacuer ce liquide aspiré, selon un débit choisi, sur une sortie couplée au circuit de réfrigération Cl. La vapeur de réfrigérant créée dans l'évaporateur PE est transférée dans l'espace interne d'un absorbeur (ou partie dédiée à l'absorption) PA. 5 Dans l'exemple illustré non limitativement sur l'unique figure, l'équipement EE comportant l'évaporateur PE et l'absorbeur PA comprend également une interface poreuse IF pour le transfert dans l'absorbeur PA de la vapeur de réfrigérant qui est formée dans l'évaporateur PE. On notera que l'on peut envisager, lorsque l'évaporateur PE et 10 l'absorbeur PA sont deux équipements qui ne sont pas regroupés au sein d'un même équipement, d'intercaler un échangeur de chaleur entre l'évaporateur PE et l'absorbeur PA afin de pré-refroidir la vapeur de réfrigérant. L'absorbeur PA contient une solution absorbante (circulante) qui est 15 chargée d'absorber la vapeur de réfrigérant formée dans l'évaporateur PE et permettant ainsi de maintenir la très faible pression régnant dans ce dernier (PE), laquelle est nécessaire à la vaporisation du réfrigérant. Cette solution absorbante peut, par exemple, être une solution saline, comme par exemple du bromure de lithium (LiBr). La concentration en sels 20 peut, par exemple, être comprise entre 55 et 65%. Plus la solution absorbante absorbe de la vapeur de réfrigérant, plus elle est diluée. Pour éviter qu'elle ne se sature, et donc qu'elle ne puisse plus absorber la vapeur de réfrigérant, elle est transférée par gravité dans un second réservoir RL2 couplé à une seconde pompe P2. 25 La seconde pompe P2 est chargée d'aspirer la solution absorbante (après absorption de la vapeur de réfrigérant) dans le second réservoir RL2, et d'évacuer cette solution absorbante « saturée » aspirée, selon un débit choisi, sur une sortie couplée à un circuit de refroidissement C3 qui alimente notamment une partie interne du désorbeur CC, de préférence dans une 30 partie supérieure. Le second réservoir RL2 est donc chargé de collecter dans son 7 espace interne de la solution absorbante qui est pompée (ou aspirée) par la seconde pompe P2 chargée de l'injecter dans la partie supérieure d'un espace interne du désorbeur CC, via le circuit de refroidissement C3. On notera que chaque réservoir RLj peut être réalisé dans un 5 matériau choisi parmi un alliage d'aluminium, comme par exemple AlSiMgMn (également référencé 6360), un matériau composite, et un matériau composite renforcé. Le désorbeur CC est parcouru par un circuit de chauffage C2 qui est chargé de réchauffer une partie au moins de la solution absorbante formée 10 dans l'absorbeur PA, après absorption, afin d'évaporer une partie du réfrigérant qu'elle contient pour produire une solution absorbante régénérée qui est transférée vers l'absorbeur PA. Le fluide chaud, qui circule dans le circuit de chauffage C2, est, par exemple, de l'eau. 15 Dans un véhicule, le circuit de chauffage C2 peut, par exemple, être une partie du circuit de refroidissement d'un moteur thermique. Cette partie est de préférence située en aval du moteur thermique. Cela s'avère bénéfique pour le dimensionnement du radiateur (échangeur de chaleur EC1 décrit plus loin) installé en façade avant, car sa surface peut être réduite. 20 La solution absorbante régénérée est ensuite transférée dans le circuit de refroidissement C3, tandis que la vapeur de réfrigérant produite dans le désorbeur CC est transférée dans un espace interne du condenseur CD. On notera, comme illustré non limitativement sur l'unique figure, que 25 l'on peut envisager d'intercaler dans le circuit de refroidissement C3 un échangeur de chaleur EC2, par exemple à plaques et de type liquide/liquide, entre l'absorbeur PA et le désorbeur CC, sur le trajet de la solution absorbante saturée et sur le trajet de la solution absorbante régénérée. Ainsi, la solution absorbante régénérée qui sort du désorbeur CC et qui retourne 30 vers l'absorbeur PA préchauffe la solution absorbante saturée qui va vers le désorbeur CC pour y être régénérée, ce qui permet d'économiser une partie de l'énergie nécessaire à son chauffage dans le désorbeur CC. 8 L'espace interne du condenseur CD est parcouru par le circuit de refroidissement C3 qui est alors avantageusement chargé de refroidir la vapeur de réfrigérant, issue du désorbeur CC, pour reformer le réfrigérant liquide. Ce dernier est ensuite transféré vers l'évaporateur PE. Par exemple et 5 comme illustré non limitativement sur l'unique figure, le réfrigérant liquide peut être transféré dans le premier réservoir RL1 qui est associé à l'évaporateur PE et au circuit de réfrigération Cl. Le circuit de refroidissement C3 alimente non seulement en partie le désorbeur CC en solution absorbante formée dans l'absorbeur PA, mais 10 également en partie les condenseur CD et absorbeur PA, via un échangeur de chaleur EC1, en solution absorbante refroidie dans ce dernier (EC1) et issue de l'absorbeur PA et du condenseur CD. Dans un véhicule, l'échangeur de chaleur EC1 peut, par exemple, être un radiateur installé dans la façade avant. 15 On comprendra en observant l'unique figure qu'une partie de la solution absorbante saturée est transférée vers le désorbeur CC via le circuit de refroidissement C3, et la partie complémentaire de cette solution absorbante saturée est transférée vers l'échangeur de chaleur EC1 via le circuit de refroidissement C3. De plus, la solution absorbante régénérée, qui 20 ressort du désorbeur CC et du condenseur CD est également transférée vers l'échangeur de chaleur EC1 via le circuit de refroidissement C3. Enfin, la solution absorbante régénérée, qui ressort de l'échangeur de chaleur EC1 est transférée en partie dans l'absorbeur PA et en partie dans le condenseur CD via le circuit de refroidissement C3. 25 Ainsi, on utilise le circuit de refroidissement C3 non seulement pour le transfert de solution absorbante entre l'absorbeur PA et le désorbeur CC, mais également pour le refroidissement du condenseur CD (T° vapeur de réfrigérant > T° solution absorbante), ce qui permet d'éviter avantageusement d'avoir à utiliser un circuit de refroidissement additionnel dédié au seul 30 condenseur CD. En d'autres termes, on n'a plus besoin d'un apport d'énergie exclusivement dédié au condenseur CD. En outre, on limite les risques de cristallisation de la solution absorbante en sortie de l'échangeur de chaleur EC1 du fait de l'apport de chaleur de la vapeur du réfrigérant à cette solution 9 absorbante dans le condenseur CD (T° solution absobante en entrée de CD REVENDICATIONS1. Installation de climatisation (IC) comprenant i) un évaporateur (PE) parcouru par un circuit de réfrigération (Cl), dans lequel circule un fluide, et contenant un réfrigérant liquide transféré et captant des calories dudit fluide pour le refroidir et induire sa propre évaporation partielle, ii) un absorbeur (PA) dans lequel circule une solution absorbante chargée d'absorber la vapeur de réfrigérant formée dans ledit évaporateur (PE), iii) un désorbeur (CC) 1 o parcouru par un circuit de chauffage (C2) chargé de réchauffer une partie au moins de ladite solution absorbante formée dans ledit absorbeur (PA), après absorption, afin d'évaporer une partie du réfrigérant qu'elle contient pour produire une solution absorbante régénérée qui est transférée vers ledit absorbeur (PA), et iv) un condenseur (CD) parcouru par un circuit de 15 refroidissement (C3) chargé de refroidir la vapeur de réfrigérant formée dans ledit désorbeur (CC) pour reformer le réfrigérant liquide qui est transféré vers ledit évaporateur (PE), caractérisée en ce que ladite solution absorbante circule dans ledit circuit de refroidissement (C3), et en ce que ledit circuit de refroidissement (C3) alimente en partie ledit désorbeur (CC) en solution 20 absorbante formée dans ledit absorbeur (PA), et en partie lesdits condenseur (CD) et absorbeur (PA), via un échangeur de chaleur (EC1), en solution absorbante refroidie dans ce dernier (EC1) et issue dudit absorbeur (PA) et dudit condenseur (CD). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle 25 comprend un équipement (EE) comportant lesdits évaporateur (PE) et absorbeur (PA) et une interface poreuse (IF) pour le transfert dans ledit absorbeur (PA) de la vapeur de réfrigérant formée dans ledit évaporateur (PE). 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que 30 ladite solution absorbante est une solution saline. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite solution absorbante est du bromure de lithium. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce 11 que ledit réfrigérant liquide est de l'eau. 6. Véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une installation de climatisation (IC) selon l'une des revendications précédentes. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est de type 5 automobile.