HK40003907B - Air-conditioning via multi-phase plate heat exchanger - Google Patents

Claims (13)

1. Échangeur de chaleur multiphase (14) pour deux fluides gazeux (1, 2) ou plus, lequel échangeur de chaleur multiphase (14) présente plusieurs compartiments (14a, 14b) formés par des plaques d'échangeur de chaleur (13) et séparés les uns des autres par des surfaces actives (13a), lesquelles surfaces actives (13a) sont conçues pour être mouillées sur une surface ou les deux, en vue de la transmission de chaleur entre les fluides (1, 2) en question, par un liquide ou deux liquides (3, 4) différents qui s'écoulent lentement, afin d'être en interaction directe avec les fluides (1, 2) en question de sorte qu'une évaporation ou une condensation ou, à cause des changements de concentration qui se produisent alors dans les liquides, une cristallisation ou une dissolution de cristaux puissent avoir lieu, des pompes (11, 12) étant prévues pour pomper ces liquides (3, 4) par l'extérieur jusqu'à leurs positions d'entrée (9a, 10a) spécifiques entre les plaques d'échangeur de chaleur (13) afin qu'ils puissent se déplacer à partir de là à travers l'échangeur de chaleur à plaques (14) sous la forme d'un film de liquide mouillant le long des surfaces actives (13a), les fluides (1, 2) et liquides (3, 4) associés pouvant s'écouler en parallèle ou à contre-sens les uns des autres, caractérisé en ce que l'arrivée de liquide d'un réservoir accumulateur aux petites ouvertures (9a, 10a) servant de positions d'entrée entre les plaques d'échangeur de chaleur (13) se fait de telle sorte que l'arrivée se déploie après la pompe (11, 12) en un faisceau de capillaires (5, 7) formés de tuyaux ou de tubes débouchant dans les petites ouvertures (9a, 10a) correspondantes dans l'échangeur de chaleur, et en ce que dans chaque interstice entre des plaques d'échangeur de chaleur (1a, 1b), les deux surfaces contiguës peuvent être mouillées avec les liquides (3, 4).
2. Échangeur de chaleur multiphase (14) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les arrivées de fluides (1, 2) ou de liquides (3, 4) ou des sections de l'échangeur de chaleur (14) lui-même sont en contact conducteur avec des fluides de régulation de la température séparés ou avec un chauffage électrique, qui peuvent chauffer ou refroidir ces zones.
3. Échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les surfaces (3, 4) des surfaces actives (13a) permettent, pour la transmission de la chaleur, la répartition uniforme de la pellicule de liquide (3, 4) ou la rétention locale de cristaux ou leur transport plus loin par des moyens mécaniques tels que des rainures, une surface finement poreuse, des marques de meulage, des griffures et/ou un revêtement de fibres ainsi que par des matériaux et revêtements hydrophiles ou par une combinaison de plusieurs de ces mesures.
4. Combinaison de plusieurs échangeurs de chaleur à plaques multiphase selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un seul paquet de plaques et les différents échangeurs de chaleur partiels forment chacun des zones congruentes sur les plaques de ce paquet.
5. Procédé pour la conduite d'un échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) selon la revendication 1 avec deux fluides gazeux (1, 2) ou plus déplacés à contre-courant ou en flux parallèles par une ou plusieurs souffleries régulables à des températures différentes et des concentrations de vapeur différentes, dans lequel les surfaces actives (13a) sont conçues pour être mouillées sur une surface ou les deux, en vue de la transmission de chaleur entre les fluides (1, 2) en question, par un liquide ou deux liquides (3, 4) différents qui s'écoulent lentement, qui sont en interaction directe avec les fluides (1, 2) en question de sorte qu'une évaporation ou une condensation ou, à cause des changements de concentration qui se produisent alors dans les liquides, une cristallisation ou une dissolution de cristaux puissent avoir lieu, ces liquides (3, 4) étant pompés par l'extérieur jusqu'à leurs positions d'entrée (9a, 10a) spécifiques entre les plaques d'échangeur de chaleur (13) et se déplaçant à partir de là à travers l'échangeur de chaleur à plaques (14) sous la forme d'un film de liquide mouillant le long des surfaces actives (13a), les fluides (1, 2) et liquides (3, 4) associés pouvant s'écouler en parallèle ou à contre-sens les uns des autres, caractérisé en ce que l'arrivée de liquide d'un réservoir accumulateur aux petites ouvertures (9a, 10a) servant de positions d'entrée entre les plaques d'échangeur de chaleur (13) se fait de telle sorte que l'arrivée se déploie après la pompe (11, 12) en un faisceau de capillaires (5, 7) formés de tuyaux ou de tubes débouchant dans les petites ouvertures (9a, 10a) correspondantes dans l'échangeur de chaleur, et en ce que dans chaque interstice entre des plaques d'échangeur de chaleur (1a, 1b), les deux surfaces contiguës peuvent être mouillées avec les liquides (3, 4).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits liquides (3, 4) peuvent contenir de l'eau ou d'autres solvants ainsi que des sels hygroscopiques, des réfrigérants, des désinfectants ou des agents mouillants.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le fluide primaire (1) est de l'air neuf chaud et humide (15) provenant de l'environnement d'une pièce à refroidir et le fluide secondaire (2) est l'air sortant usé sec et frais (16) de cette pièce à refroidir, qui s'écoule à contre-sens du fluide primaire (1), et en ce que les surfaces intérieures des espaces entre les plaques (1a) sont mouillées pour le fluide primaire avec une solution hygroscopique (17a), du liquide (3) et du fluide primaire (1) s'écoulant en sens contraire tandis que les surfaces intérieures des espaces entre les plaques (2a) sont mouillées pour le fluide secondaire (2) avec de l'eau (18) dont le sens d'écoulement est indifférent.
8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, servant à la régénération d'une solution hygroscopique diluée, caractérisé en ce que le fluide primaire (1) est de l'air neuf chaud et humide (15) provenant de l'environnement d'une pièce à refroidir et en ce que les surfaces intérieures des espaces entre les plaques (1a) pour le fluide primaire sont mouillés avec une solution hygroscopique (17c) diluée préchauffée en outre selon la revendication 2 à contre-courant du fluide primaire (1) et en ce que le fluide secondaire (2) qui s'écoule à contre-courant du fluide primaire (1) est le même air frais (15c) mais réchauffé, qui est chauffé après le passage primaire à travers l'échangeur de chaleur multiphase (14) et presque saturé de vapeur, et en ce que se forme sur les surfaces intérieures des espaces entre les plaques (2a) pour le fluide secondaire (2), lors de leur refroidissement, de l'eau de condensation qui sort de l'échangeur de chaleur multiphase (14) en étant refroidie dans le même sens par le fluide secondaire (2).
9. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8 avec une combinaison de deux échangeurs de chaleur à plaques multiphase, caractérisé en ce que de l'air sortant (16) d'une pièce (B) à refroidir est humidifié de façon isenthalpique jusqu'à son point de rosée et refroidi dans un premier échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant d'humidificateur d'air (14c), puis humidifié et réchauffé dans un deuxième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) par de l'eau (18), d'une part, et amené d'autre part à contre-courant par rapport à un air neuf chaud et humide (15) provenant de l'environnement (A), qui est séché en même temps par une solution hygroscopique (17a, 17b) et refroidi presque jusqu'au point de rosée de la pièce (B) à refroidir.
10. Procédé selon la revendication 9 avec un troisième échangeur de chaleur à plaques multiphase selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'air neuf (15) sortant du deuxième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14), séché et refroidi presque jusqu'au point de rosée de la pièce (B) à refroidir, est encore refroidi de façon isenthalpique dans le troisième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant d'humidificateur d'air (14c).
11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10 avec un échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant de sécheur d'air (14d) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'air neuf chaud et humide (15) provenant de l'environnement (A) est d'abord préséché dans un échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant de sécheur d'air (14d) par chauffage isenthalpique au moyen d'une solution hygroscopique (17a, 17b) avant d'être refroidi dans l'échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) proprement dit à contre-courant de l'évacuation (16) et séché encore avec de la solution hygroscopique (17a, 17b).
12. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8 muni d'une combinaison de trois échangeurs de chaleur à plaques multiphase selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que de l'air sortant (16) d'une pièce (B) à chauffer est humidifié de façon isenthalpique dans un premier échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant d'humidificateur d'air (14c) et séché ensuite dans un deuxième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14), d'une part, avec la solution hygroscopique (17a, 17b) et acheminé d'autre part à contre-courant d'un air neuf froid (15) provenant de l'environnement (A), qui est en même temps humidifié par de l'eau (18) et chauffé par le séchage de l'air sortant (16) et dans lequel cet air humidifié et légèrement réchauffé est séché de façon isenthalpique et chauffé dans un troisième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant de sécheur d'air (14d) et amené à partir de celui-ci au chauffage de la pièce (B).
13. Procédé selon l'une des revendications 5 à 8 muni d'une combinaison de deux échangeurs de chaleur à plaques multiphase selon l'une des revendications 1 à 4, servant à la régénération de solution hygroscopique (17b) diluée pour la reconvertir par extraction de l'eau en solution hygroscopique (17a) concentrée, caractérisé en ce que de l'air neuf (15) est amené sur le côté primaire (14a) d'un premier échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) où il circule à contre-courant de solution hygroscopique (17c) diluée réchauffée mouillant la surface active (13a) de cet échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) et, après qu'il s'est réchauffé et presque saturé d'humidité au passage, parvient dans un deuxième échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) servant d'humidificateur d'air (14c), où la surface active (13a) est mouillée avec de l'eau chaude de sorte que l'air neuf (15) est encore chauffé et humidifié, et cet air neuf (15) est ensuite amené au premier échangeur de chaleur à plaques multiphase (14) mais sur le côté secondaire (14b) de celui-ci, où il est à nouveau refroidi et la vapeur excédentaire se condense sur la surface active (13a) de ce premier échangeur de chaleur à plaques multiphase (14), ce qui libère la chaleur nécessaire pour extraire l'eau de la solution hygroscopique (17b) diluée.