Brevet FR3109164A1 — publié le 20211015

Générateur d’eau atmosphérique à faible consommation et à très haut rendement. L’invention concerne un générateur d’eau atmosphérique à très haut rendement énergétique réduisant les ratios production d’eau/consommations électriques ou calorifiques à des valeurs jusqu’ici inégalées. La production d’eau atmosphérique est une technique éprouvée mais énergivore. La production d’eau et la consommation énergétique de ce nouveau type de générateur atmosphérique sont optimisées par la disposition des différents éléments le constituant. Le positionnement des échangeurs de récupération 4 , 2 et 9 permet d’optimiser leur fonctionnement et le positionnement de l’échangeur de condensation 5 situé en aval des échangeurs de production de froid et de récupération permet d’optimiser la production de froid. Le rendement exceptionnel de ce type de générateur d’eau atmosphérique et sa faible consommation présentent plusieurs avantages : produire des générateurs de très grosse capacité et permettre des implantations multiples là où les ressources énergétiques sont rares. Générateur d’eau atmosphérique à faible consommation et haut rendement La présente invention concerne une machine pour produire de l’eau à partir de l’humidité de l’air par phénomène de condensation. On appelle communément ce type de machine générateur d’eau atmosphérique. Les générateurs d’eau atmosphériques existent depuis le début du vingtième siècle. Leur apparition coïncide avec l’avènement des premiers groupes froids industriels. Les générateurs existants et la technologie employée actuellement sont énergivores en électricité. Leurs ratios de production au litre par watt importants rendent leur installation difficile lorsque les ressources en énergie sont limitées. Cela limite également leur capacité de production, leurs consommations énergétiques étant proportionnelles à cette capacité. Les générateurs ayant d’importantes capacités de production d’eau journalières n’ont aujourd’hui qu’une source d’énergie possible, l’électricité. La technologie employée sur le nouveau type de générateurs d’eau selon l’invention permet de remédier à ces inconvénients. L’intelligence de ce système réside dans sa compression énergétique. Celle-ci est obtenue : grâce à la disposition originale des échangeurs de chaleur placés en série dans la même canalisation d’air (cf. [Fig 1]) ; grâce à la présence d’un second échangeur de chaleur qui vient compléter la récupération des calories ; grâce à l’optimisation poussée à l’extrême des organes fonctionnels du dispositif dont les paramètres sont pilotés par une gestion automatisée. Comparativement aux générateurs d’eau atmosphérique qui existent déjà et qui utilisent la technologie de production de froid à détente directe, nous utilisons pour la production de froid la technologie dite « à eau glacée ». Ce système permet une régulation plus fine des températures ; il permet de caler plus facilement la production de froid sur la température de rosée de l’atmosphère ambiante. L’originalité de cette technologie est qu’elle peut fonctionner avec un groupe froid utilisant des énergies alternatives, solaires, gaz à absorption ou à adsorption. Dans notre système, la totalité des échangeurs de chaleur se trouve dans la même veine d’air. Le débit et la vitesse du passage d’air dans les échangeurs sont régulés par le ventilateur ( 1 ) qui a un débit variable. L’échangeur ( 3 ) a le rôle et le fonctionnement d’un échangeur air/eau dans une centrale de traitement d’air classique L’échangeur ( 4 ) a pour fonction la récupération des calories ; il se situe en aval de la batterie ( 3 ) et récupère le flux d’air refroidi de cette dernière. Sa surface d’échange est importante et surdimensionnée. La récupération obtenue est ainsi optimisée. Les registres d’air régulé ( 8 ) et ( 16 ) permettent de réguler les débits d’air sur l’échangeur de condensation du groupe froid ( 5 ). Pour diminuer le prix de revient du générateur d’eau, ces registres peuvent, selon la capacité du générateur d’eau, être remplacés par des orifices calibrés perforés. Lorsque les échanges sont suffisants pour permettre une température d’eau de condensation idéale permettant d’optimiser les consommations électriques de la production de froid, les registres d’air régulé ( 18 ) s’ouvrent et laissent passer le flux d’air qui est alors dirigé vers le réservoir d’eau atmosphérique déjà produite pour le refroidir. Si, lors de certaines phases, la température du flux d’air en sortie de l’échangeur ( 4 ) est supérieure ou égale à la température de stockage d’eau atmosphérique déjà produite, et si la température d’eau de l’échangeur ( 5 ) a déjà atteint les conditions optimales de fonctionnement du groupe froid, l’air est dirigé vers l’extérieur via le registre d’air régulé ( 17 ) . L’échangeur ( 4 ) est raccordé à l’échangeur ( 2) grâce à un circuit hydraulique ayant un débit de fluide caloporteur régulé par une pompe à débit variable ( 7 ) et/ou une vanne de régulation de débit ( 6 ). Cette installation a pour but d’apporter à l’échangeur ( 2 ) le maximum de frigories que l’échangeur ( 4 ) aura récupérées, quelles que soient les conditions de fonctionnement. Le condenseur du groupe froid ( 5 ) se trouve lui aussi dans la veine d’air. Il est en série avec les échangeurs ( 2 ), ( 3 ) et ( 4 ). Cette implantation permet de gérer la pression de condensation du groupe froid et ainsi d’optimiser sa consommation et ses performances frigorifiques. Le débit du caloporteur du réseau hydraulique reliant le condenseur ( 22 ) du groupe froid ( 12 ) à l’échangeur ( 5 ) est régulé par la pompe à vitesse variable ( 15 ) et/ou une vanne de régulation ( 11 ). La pression de condensation du groupe froid est donc toujours optimale. L’évaporateur ( 21 ) du groupe froid ( 12 ) est relié à l’échangeur ( 3 ) grâce à un circuit caloporteur. Le débit du liquide de ce réseau hydraulique est régulé par l’organe de régulation ( 10 ) ou la pompe de circulation à débit variable ( 14 ). Un échangeur ( 9 ), équipé d’un bypass automatique régulé, est placé sur le retour de la boucle hydraulique entre l’échangeur ( 3 ) et l’évaporateur ( 21 ) du groupe froid ( 12 ). Il permet de pré-refroidir le caloporteur de ce réseau. Si cette récupération de calories n’est pas rentable énergétiquement, le circuit hydraulique bypasse automatiquement l’échangeur ( 9 ). L’échangeur ( 9 ) est soit immergé dans le réservoir ( 13 ), soit raccordé hydrauliquement via son circuit primaire au réservoir de stockage ( 13 ) d’eau atmosphérique déjà produite et peut ainsi capter les calories de ce stockage. Le ventilateur ou les ventilateurs ( 1 ) ont la possibilité, si l’arrivée d’air neuf ( 20 ) est obstruée, de fonctionner en flux inversé. Cette fonction permet de nettoyer les filtres à air ( 19 ) et de désobstruer l’arrivée d’air ( 20 ). Elle est automatisée grâce à un organe de régulation. L’armoire électrique ( 23 ) intègre la protection des composants et l’automatisme embarqué. Celui-ci est comparable aux automatismes des outils de production les plus sophistiqués. La production d’eau s’adapte aux conditions météorologiques, températures, hygrométrie, sans oublier les pollutions atmosphériques. L’armoire électrique comporte à cette fin de puissants calculateurs et tous les organes de compensation et les variables d’ajustements pour l’ensemble des composants de cet automatisme. Une supervision embarquée ou à distance offre à l’opérateur le choix de privilégier la consommation ou la production. Le dessin annexé illustre l’invention Sa nomenclature est la suivante : 1 . ventilateur de soufflage à flux réversible 2 . échangeur air/eau 3 . échangeur air/eau 4 . échangeur air/eau 5 . condenseur air/eau 6 . régulateur de débit sur le réseau caloporteur de récupération 7 . pompe de circulation à débit variable sur le circuit hydraulique de récupération 8 . registres d’air d’échappement ou orifices d’air calibrés perforés 9 . échangeur de récupération eau/eau avec bypass automatique intégré 10 . régulateur de débit sur le réseau hydraulique d’évaporation 11 . régulateur de débit sur le réseau hydraulique de condensation 12 . groupe froid 13 . réservoir de stockage d’eau produite 14 . pompe de circulation à débit variable sur le circuit évaporateur 15 . pompe de circulation à débit variable sur le circuit condenseur 16 . registres d’air régulé de veine ou orifices d’air calibrés perforés 17 . registres d’air régulé d’échappement et de régulation de condensation L’eau est un élément essentiel à la vie. L’accès à l’eau est reconnu comme un droit fondamental par l’ONU, Pourtant cet accès n’est pas garanti à tous les êtres humains et cette situation entraine de graves conséquences pour les populations touchées. Les principales sources d’eau douce sont surexploitées par les barrages, les forages, les prélèvements et les pompages massifs. Les traitements d’assainissement génèrent de nombreux résidus chimiques. Les accumulations de saumures dues à la désalinisation impactent la faune et la ﬂore. La solution proposée selon l’invention permet de produire de l’eau pratiquement partout dans le monde de façon propre et écologique. La quantité d’eau produite dépend du volume d’air traité, de la température et de l’hygrométrie de l’air. Dispositif de production d’eau atmosphérique caractérisé en ce qu’il comporte un ventilateur (1), des échangeurs de chaleurs (2) (3) (4) (5) disposés en série, un réseau caloporteur d’eau glacée, une production de froid (12) et des organes de régulation sur les circuits aéraulique et hydrauliques (6) (7) (8) (9) (10) (11) (16) (17) (18). Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu’il peut fonctionner avec un groupe froid utilisant des énergies alternatives, solaires, gaz à absorption ou à adsorption. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que l’échangeur de récupération (4) est situé en aval de l’échangeur de production de froid (3). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un ventilateur (1) à débit variable. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un échangeur de condensation (5) situé en aval des échangeurs (2), (3) et (4) lui permettant de bénéficier des calories rejetées par ceux-ci. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un registre ou volet d’air régulé (18) placé pour permettre d’orienter le flux d’air refroidi vers le stockage d’eau atmosphérique déjà produite (13). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un bypass automatique (9) implanté sur la boucle retour du liquide caloporteur de l’échangeur de chaleur (3) Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un récupérateur de chaleur (9) implanté entre les échangeurs (3) et (21) et dans le réservoir d’eau atmosphérique (13). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que les échangeurs ( 2 ), ( 3 ), ( 4 ) et ( 5 ) sont implantés en série dans la même veine d’air. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte des registres d’air régulé (16), (17) et (8) qui permettent d’optimiser le flux d’air sur l’échangeur de condensation (5). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte un échangeur (2) implanté en amont de l’échangeur (3) ce qui permet de refroidir son air d’admission. Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte des organes de régulation (6) (7) qui offrent la possibilité de réguler les débits de fluides caloporteurs entre les échangeurs (4) et (2). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte des organes de régulation (15) (11) qui permettent de réguler les débits de fluides caloporteurs entre les échangeurs (22) et (5). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte des organes de régulation (14) (10) qui permettent de réguler les débits de fluides caloporteurs entre les échangeurs (21) et (3). Dispositif selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte une régulation (23) lui permettant de s’adapter aux conditions météorologiques et atmosphériques lors des phases de productions.