FR2756912A1 - Reversible exothermic process for air-conditioning unit - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif réaénérable Dour la Droduction de chaleur et de froid Par sorDtion
L'invention concerne un dispositif pour la production de chaleur et de froid, notamment pour le chauffage ou la climatisation de l'habitacle d'un véhicule, comprenant un réacteur contenant un réactif solide propre à se combiner avec un fluide réactif à l'état gazeux par une réaction exothermique réversible, au moins un composant dit évaporateur/condenseur dans lequel ledit fluide réactif peut passer de l'état liquide à l'état gazeux dans une phase de production et inversement dans une phase de régénération, des moyens pour transférer le fluide réactif dudit évaporateur/condenseur audit réacteur et inversement, et des moyens de régénération propres à échauffer le réactif solide combiné pour libérer le fluide réactif à l'état gazeux.Reenergizable device for the production of heat and cold by outlet
The invention relates to a device for producing heat and cold, in particular for heating or air conditioning the passenger compartment of a vehicle, comprising a reactor containing a solid reagent capable of combining with a reactive fluid in the state gaseous by a reversible exothermic reaction, at least one component called an evaporator / condenser in which said reactive fluid can pass from the liquid state to the gaseous state in a production phase and conversely in a regeneration phase, means for transferring the reactive fluid from said evaporator / condenser to said reactor and vice versa, and regeneration means suitable for heating the combined solid reagent to release the reactive fluid in the gaseous state.
Un tel dispositif est décrit dans FR-A-2 712 848.Such a device is described in FR-A-2 712 848.
On entend par "réaction exothermique réversible" tout phénomène physico-chimique par lequel le fluide réactif se lie au réactif solide avec dégagement de chaleur, le phénomène inverse, avec libération du fluide réactif à l'état gazeux, pouvant être obtenu par un apport de chaleur. Il peut s'agir d'une réaction chimique d'addition, par exemple de l'ammoniac en tant que fluide réactif à l'état gazeux et d'un sel métallique en tant que réactif solide. Il peut également s'agir d'un phénomène d'adsorption, par exemple d'eau en tant que fluide réactif sur une zéolithe.The term “reversible exothermic reaction” means any physicochemical phenomenon by which the reactive fluid binds to the solid reactant with release of heat, the reverse phenomenon, with release of the reactive fluid in the gaseous state, which can be obtained by adding heat. It may be an addition chemical reaction, for example ammonia as a reactive fluid in the gaseous state and a metal salt as a solid reactant. It may also be an adsorption phenomenon, for example water as a reactive fluid on a zeolite.
Dans le document précité, les moyens de régénération comprennent une résistance électrique ou un brûleur en contact thermique avec le réacteur. De telles sources de chaleur consomment une grande quantité d'énergie, denrée précieuse à bord d'un véhicule.In the aforementioned document, the regeneration means comprise an electrical resistance or a burner in thermal contact with the reactor. Such heat sources consume a large amount of energy, a precious commodity on board a vehicle.
Le but de l'invention est de proposer des moyens de régénération économes en énergie. The aim of the invention is to propose energy-saving regeneration means.
L'invention vise notamment un dispositif du genre défini en introduction, et prévoit que lesdits moyens de régénération comprennent un générateur de micro-ondes disposé de manière à transmettre des micro-ondes au réactif solide.The invention relates in particular to a device of the kind defined in the introduction, and provides that said regeneration means comprise a microwave generator arranged so as to transmit microwaves to the solid reagent.
Grâce aux micro-ondes, la chaleur nécessaire à la régénération est produite au sein du réactif et non transmise à celui-ci par conduction et/ou rayonnement, ce qui en améliore l'efficacité et limite par conséquent la dépense d'énergie.Thanks to microwaves, the heat necessary for regeneration is produced within the reagent and not transmitted to it by conduction and / or radiation, which improves its efficiency and consequently limits energy expenditure.
Des caractéristiques optionnelles du dispositif selon l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - Le générateur de micro-ondes est fixé sur une enveloppe métallique entourant le réacteur.Optional characteristics of the device according to the invention, complementary or alternative, are set out below: - The microwave generator is fixed to a metal casing surrounding the reactor.
- Ladite réaction exothermique est une réaction d'adsorption.- Said exothermic reaction is an adsorption reaction.
- Le réactif solide est une zéolithe.- The solid reagent is a zeolite.
- Le fluide réactif est de l'eau. - The reactive fluid is water.
- Il comprend des moyens de transfert de chaleur propres à recevoir la chaleur dégagée par le réacteur et le froid produit par ltévaporateur/condenseur dans la phase de production, et à transmettre cette chaleur et ce froid à un courant d'air destiné à être envoyé dans l'habitacle d'un véhicule et à un milieu extérieur à l'habitacle.- It includes heat transfer means suitable for receiving the heat given off by the reactor and the cold produced by the evaporator / condenser in the production phase, and for transmitting this heat and this cold to a current of air intended to be sent in the passenger compartment of a vehicle and in an environment external to the passenger compartment.
- Les moyens de transfert de chaleur comprennent au moins un circuit de fluide caloporteur comportant des éléments propres à échanger de la chaleur avec le réacteur, avec l'évaporateur/condenseur, avec ledit courant d'air et avec ledit milieu extérieur.- The heat transfer means comprise at least one heat transfer fluid circuit comprising elements capable of exchanging heat with the reactor, with the evaporator / condenser, with said air stream and with said external medium.
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention.The characteristics and advantages of the invention will be explained in more detail in the description below, with reference to the accompanying drawing, in which the single figure is a schematic representation of a device according to the invention.
Le dispositif illustré, destiné à la climatisation d'un véhicule automobile, utilise un système de stockage d'énergie comprenant un réacteur 1 et un évaporateur/condenseur 2 reliés entre eux par une conduite 3 sur laquelle est interposée une vanne commandée 4. Lorsque la vanne 4 est ouverte, le système peut fonctionner selon une phase de production ou de libération d'énergie, et selon une phase de régénération ou d'emmagasinage d'énergie. Dans la phase de production, de l'eau RF se vaporise dans l'évaporateur 2 en consommant de la chaleur. Le froid ainsi produit peut être évacué par un fluide caloporteur circulant à travers l'évaporateur dans une conduite 6. La vapeur d'eau est transférée par la conduite 3 dans le réacteur 1 où elle est adsorbée à la surface des pores d'une zéolithe RS présente dans le réacteur. La chaleur dégagée par cette réaction exothermique peut être évacuée par un fluide caloporteur circulant à travers le réacteur dans une conduite 5.The illustrated device, intended for the air conditioning of a motor vehicle, uses an energy storage system comprising a reactor 1 and an evaporator / condenser 2 connected together by a line 3 on which is interposed a controlled valve 4. When the valve 4 is open, the system can operate according to an energy production or release phase, and according to an energy regeneration or storage phase. In the production phase, RF water vaporizes in evaporator 2, consuming heat. The cold thus produced can be evacuated by a heat transfer fluid circulating through the evaporator in a pipe 6. The water vapor is transferred by the pipe 3 into the reactor 1 where it is adsorbed on the surface of the pores of a zeolite RS present in the reactor. The heat released by this exothermic reaction can be removed by a heat transfer fluid circulating through the reactor in a pipe 5.
Dans la phase de régénération, la zéolithe est chauffée par des moyens qui seront décrits plus loin. L'eau est alors désorbée et renvoyée vers l'évaporateur 2, qui joue le rôle de condenseur et dégage de la chaleur qui peut être évacuée par le fluide caloporteur circulant dans la conduite 6.In the regeneration phase, the zeolite is heated by means which will be described later. The water is then desorbed and returned to the evaporator 2, which acts as a condenser and releases heat which can be removed by the heat transfer fluid circulating in line 6.
Comme connu en soi, le composant 2 servant tantôt d'évaporateur, tantôt de condenseur, peut être remplacé par un évaporateur et un condenseur séparés formant avec le réacteur 1 un circuit triangulaire dans lequel la conduite reliant le réacteur et l'évaporateur est fermée lors de la régénération.As known per se, the component 2 serving sometimes as an evaporator, sometimes as a condenser, can be replaced by a separate evaporator and condenser forming with the reactor 1 a triangular circuit in which the pipe connecting the reactor and the evaporator is closed during of regeneration.
De façon également connue en soi, ltévaporateur/condenseur 2 peut être remplacé par un second réacteur contenant un réactif solide différent de celui du réacteur 1 et pouvant également se combiner avec le gaz réactif par une réaction exothermique réversible, la pression d'équilibre de la réaction étant plus élevée pour le second réacteur que pour le réacteur 1, pour une température donnée.In a manner also known per se, the evaporator / condenser 2 can be replaced by a second reactor containing a solid reactant different from that of reactor 1 and which can also be combined with the reactive gas by a reversible exothermic reaction, the equilibrium pressure of the reaction being higher for the second reactor than for reactor 1, for a given temperature.
Les conduites 5 et 6, munies de pompes de circulation non représentées, constituent des boucles fermées indépendantes traversant des échangeurs de chaleur respectifs 7 et 8 placés dans deux branches d'un circuit d'air. Deux ventilateurs 9 et 10 sont propres à faire circuler de l'air dans ces deux branches en contact thermique avec les échangeurs 7 et 8 respectivement.The lines 5 and 6, provided with circulation pumps not shown, constitute independent closed loops passing through respective heat exchangers 7 and 8 placed in two branches of an air circuit. Two fans 9 and 10 are suitable for circulating air in these two branches in thermal contact with the exchangers 7 and 8 respectively.
Selon l'invention, la régénération est réalisée grâce à un générateur de micro-ondes 11 fixé sur une enveloppe métallique 12 entourant le réacteur 1. Les micro-ondes produites par le générateur 11 sont absorbées par la zéolithe RS et les molécules d'eau tapissant ses pores, qui s'échauffent avec libération de vapeur d'eau.According to the invention, the regeneration is carried out by means of a microwave generator 11 fixed to a metal casing 12 surrounding the reactor 1. The microwaves produced by the generator 11 are absorbed by the zeolite RS and the water molecules lining its pores, which heat up with the release of water vapor.
De nombreux générateurs de micro-ondes sont disponibles dans le commerce et la sélection d'un générateur convenable et sa mise en oeuvre dans l'invention ne présentent pas de difficultés particulières. Many microwave generators are commercially available and the selection of a suitable generator and its implementation in the invention does not present any particular difficulties.
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