BE1008430A4 - Sechoir solaire. - Google Patents

Abstract

Séchoir solaire comportant un capteur solaire qui est conçu de manière à produire de l'air chaude utilisable pour le séchage, constitué par un caisson comportant une couverture en une matière au moins translucide et de préférence transparente et comportant une matte de polypropylène poreuse et chargée de graphite d'une épaisseur approximative de 1 ou 2 cm. Selon l'invention la matte est disposée sous forme de bandes parallèles de manière que l'air pénétrant par le bas du caisson doive passer successivement par plusieurs compartiments formés dans ledit caisson par lesdites bandes.

Description

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   SÉCHOIR SOLAIRE OBJET DE L'INVENTION
La présente invention porte sur une séchoir susceptible d'être rendu totalement autonome d'une source d'énergie extérieure et qui convient, en particulier dans les pays tropicaux ou fortement ensoleillés entre-autres pour le séchage de produits alimentaires tels que céréales, poissons, cacao, etc.. 



  ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
La plupart des chaînes de traitement alimentaire comportent une opération de séchage de la matière traitée. 



  Cette opération nécessite beaucoup de temps et d'énergie. 



   En particulier dans les pays en voie de développement, il est difficile de disposer, notamment sur les lieux de production ou à proximité de ceux-ci, de sources d'énergie extérieures en vue d'intégrer l'étape de séchage dans la chaîne agro-alimentaire. 



   Le procédé artisanal d'exposition direct au soleil utilisé habituellement dans les pays tropicaux dans lequel les matières sont étendues à même le sol présente de nombreux inconvénients. 



   On peut citer notamment l'inégalité du séchage et dans certains cas un séchage excessif, mais surtout la contamination par des insectes, bactéries, champignons ainsi que la dégradation par le vent, la pluie et les ultra-violets. 



   Les procédés utilisés dans les pays industrialisés sont quant à eux onéreux et difficilement transposables à proximité des lieux de production alors qu'un séchage adéquat avant le transport constitue une condition essentielle à l'obtention d'un produit de bonne 

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 qualité et à sa conservation. 



  BUTS VISÉS PAR L'INVENTION
La présente invention vise à fournir une technique simple, peu onéreuse et pouvant être rendue indépendante de sources énergétiques externes qui permet à la fois de réduire le temps de séchage, de diminuer les risques de détérioration et de mieux contrôler les différents paramètres du séchage. 



   Malgré le caractère variable au cours du temps de l'énergie solaire résultant des facteurs prévisibles tels que les cycles journaliers et saisonniers et de facteurs imprévisibles tels que couvertures nuageuses, pluies, etc. il convient que le séchoir puisse fonctionner régulièrement sans être surdimensionné et, si possible, de permettre d'apporter des calories complémentaires même en cas de carence solaire. On vise donc à fournir un séchoir convenant à la plupart des produits devant subir une opération de séchage avant leur transport, cette installation étant de plus de préférence simple à construire, simple à utiliser et de conception modulaire. 



  ELEMENTS   CARACTÉRISTIQUES   DE L'INVENTION
Pour atteindre les buts recherchés, l'invention propose trois caractéristiques principales, combinables entre elles. 



   Ces caractéristiques sont de préférence concrétisées selon trois unités structurelles qui peuvent être éventuellement intégrées sous forme modulaire. 



   La première caractéristique opératoire se situe au niveau du capteur solaire qui est conçu de manière à produire de l'air chaud utilisable pour le séchage. 



  L'utilisation d'une matte disposée dans un caisson agissant par effet de serre a déjà été proposée. Selon   l'état   de la technique, on dispose diagonalement sous forme tendue, dans un caisson comportant une couverture en une matière au moins translucide et de préférence transparente et formée généralement par une feuille de polycarbonate, une matte de polypropylène poreuse et chargée de graphite d'une 

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 épaisseur approximative de 1 ou 2 cm. Sous l'effet de serre, cette matte échauffe de l'air admis par le bas du caisson qui circule à travers la matte et qui est prélevé par le haut du caisson. Cette solution est d'une efficacité limitée.

   Selon l'invention, il est donc proposé de disposer des bandes parallèles d'une matte du type précité de manière que l'air pénétrant par le bas du caisson doive passer successivement par plusieurs compartiments formés dans ledit caisson par lesdites bandes. 



   Ainsi, l'air entrant s'échauffe d'abord en passant à travers la première bande depuis un premier compartiment et pénètre ensuite dans un deuxième compartiment ; il s'échauffe encore ensuite en passant à travers la deuxième bande qui sépare le deuxième compartiment du troisième compartiment du caisson et ainsi successivement jusqu'à finalement sortir à la partie supérieure du caisson après ces passages répétés dans les bandes de matte. 



   De cette manière, les pertes de charge provoquées par le passage dans les mattes restent réduites tout en augmentant successivement la température de l'air s'échauffant successivement en passant dans les différents compartiments du caisson. 



   On observe que l'efficacité de chauffage par cette technique opératoire est fortement accrue, sans perte de charges excessives, pour un caisson de dimension comparable mais ne comportant qu'une seule matte tendue sur toute la diagonale du caisson. 



   Selon une autre caractéristique de l'invention, l'apport énergétique nécessaire à la circulation forcée est produit par un capteur photovoltaïque en évitant cependant le stockage d'énergie électrique à l'aide de batteries, qui est généralement présenté dans les solutions les plus habituellement proposées jusqu'à présent. Ceci réduit fortement le coût de l'installation et aussi évite 

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 l'entretien des batteries. 



   La troisième caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'installation comporte des éléments de stockage de chaleur, répartis en ayant recours à une alternance, dans l'unité de séchage à proprement parler, de caisses perforées destinées à recevoir la matière à traiter et de caisses perforées remplies d'une matière de stockage de calories qui est inerte et bon marché telle que des cailloux, un courant d'air chaud étant établi à travers ces différentes caisses. 



   Même pendant la nuit, alors qu'il n'y a plus d'apport énergétique solaire ni pour chauffer de l'air, ni pour assurer une circulation forcée grâce au capteur photovoltaïque, on observe qu'un séchage se poursuit cependant simplement par convection naturelle par suite de l'échauffement de l'air au contact des éléments de stockage ou que tout au moins, les phénomènes de condensation qui, autrement risquent de se produire pendant la nuit au contact de l'air plus froid et pratiquement saturé en humidité, sont largement évités. 



   Des unités spécifiques correspondant à ces trois éléments caractéristiques peuvent êtres montées aisément dans une chambre constituée par un conteneur industriel classique de façon à former des modules aisément transportables. 



   D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à le lecture de la description qui suit d'un mode d'exécution préféré de l'invention. 



  BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 représente une vue en élévation d'un séchoir solaire conçu selon les principes de l'invention ; la Figure 2 représente une vue en plan de ce même séchoir ; la Figure 3 représente une coupe selon A-A dans la Figure 2 ; la Figure 4 représente la disposition classique d'une matte dans un caisson et 

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 la Figure 5 représente la disposition par bandes de la matte selon la forme d'exécution conforme à l'invention. 



   Les différentes vues sont bien entendu schématiques et ne sont données   qu'à   titre d'illustration sans caractère limitatif, de même que la description qui va suivre. 



  DESCRIPTION D'UN MODE D'EXÉCUTION DE L'INVENTION
Le cas d'application est celui d'une installation expérimentale pour une coopérative produisant du cacao destiné à l'exportation. 



   Vu l'importante humidité de l'air, le séchage par exposition directe au soleil n'est pas suffisamment rapide et une grande partie de la récolte est ainsi perdue par putréfaction. Le but visé est la mise sur pied d'un prototype de séchage solaire par convection forcée traitant 2 T/4j en ramenant l'humidité du cacao de 80% à 8%, pour une durée de séchage de 4 jours. 



   L'installation incorpore dans le mode d'exécution représenté, sous forme de trois unités structurelles, trois caractéristiques fonctionnelles à savoir : un capteur thermique solaire à masse poreuse ; - un capteur photovoltaïque alimentant un bloc moto-ventilateur et un ensemble séchage-stockage réparti sous forme de caisses perforées destinées à recevoir la matière à sécher et de caisses perforées remplies d'une masse d'une matière inerte et bon marché telle que des cailloux ou des galets. 



   Un capteur thermique en forme de caisson 1 à matte poreuse est pourvu d'une ou plusieurs prises d'air ambiant 2. L'air après échauffement et plusieurs passages dans des bandes de matte débouche dans un collecteur d'air chaud 3. 



   Le capteur solaire avec matte poreuse est rendu plus performant, par la superposition de passages successifs de l'air à réchauffer sur des éléments de matte 

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 placés en série, sous forme de bandes parallèles. 



   Alors que (voir figure 4) selon la solution classique un caisson 1, généralement recouvert d'une feuille de polycarbonate 10, comporte un seul voile de matte 11 poreuse de polypropylène chargé de carbone tendu diagonalement, selon l'invention (voir figure 5), cette matte est disposée selon plusieurs bandes (trois dans la figure 5) divisant le caisson 1 en plusieurs compartiments (quatre en l'occurrence) obligeant l'air à passer d'un compartiment à l'autre en s'échauffant de plus en plus à chaque passage. 



   L'installation comporte un bloc moto-ventilateur 4 assurant la circulation forcée de l'air dans le capteur 1 et en aval dans l'ensemble séchage-stockage. 



   Selon la forme d'exécution envisagée ici, le séchoir solaire peut être rendu autonome par combinaison avec un capteur solaire photovoltaïque 5 fournissant le courant au moto-ventilateur 4. 



   Il fonctionne d'une manière particulièrement simple, c'est-à-dire sans adjonction de batteries. Les travaux de recherche effectués à ce sujet ont indiqué que cette technique prêtait le moins aux incidents. 



   On peut cependant bien entendu obtenir l'énergie nécessaire à la circulation forcée par d'autres moyens, par exemple les réseaux locaux existants (hydroélectricité), un groupe électrogène diesel ou encore un groupe intégré essence à haut rendement : TOTEM (Total Energy Module), chaleur et électricité combinés. Dans le cas des panneaux photovoltaïques, un système avec accumulation par batteries peut être envisagé. Cependant, un circuit direct est préférable et suffisant. 



   Dans ce dernier cas (sans accumulation par batteries) l'alimentation électrique"au fil du soleil" limite le séchage convectif forcé au temps d'ensoleillement. 



   Il faut compléter cette action intensive par une action modérée de convection naturelle, qui a comme 

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 particularité de disposer de plusieurs sources de chaleur réparties dans la masse. 



   Le stockage thermique n'est plus séparé du séchoir selon une solution connue mais qui nécessitait une commande spéciale par vanne à trois voies. Selon l'invention il est de préférence incorporé au séchoir dans la masse de ce dernier. 



   Concrètement, cela signifie que dans une unité de séchage, sur une pile verticale de 9 à 10 casiers ou paniers perforés, 4 sont destinés au stockage, étant remplis de cailloux roulés. 



   Si on numérote les casiers, de haut en bas, de 1 à 10, les casiers de stockage sont aux positions 3,6, 9 et 10. 



   L'avantage du système est sa fiabilité et sa simplicité : la ventilation est arrêtée avec la commande photovoltaïque ou sur action de l'opérateur en cas d'alimentation externe. Le séchoir fonctionne à ce moment en convection naturelle, l'air atmosphérique pénétrant par les   ventelles   des parois et se réchauffant au contact du stockage. 



   L'efficacité du séchage est réduite mais la reprise d'humidité ou pire, la condensation est proscrite, point capital pour l'efficacité du séchage. 



   Une installation expérimentale est constituée, par exemple comme suit :
Une surface de captation thermique de 100 m2, constituée de 50 modules de capteurs, à matrice poreuse en polypropylène graphité de 1 à 2 cm d'épaisseur, avec couverture transparente en polycarbonate alvéolaire de 6 à 8 cm d'épaisseur. 



   Un ensemble moto-ventilatuer à vitesse réglable par paliers (debit nominal 14400   m3/h   et 40 mm
CE). Il est alimenté par un capteur photovoltaïque fonctionnant en direct sous tension continue de 24V. 

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  Une chambre (conteneur standard de dimensions intérieures 5.875 x 2.44 x 2.40 (m), combinant séchage   [d'un   volume intérieur de 33   m3)   et stockage thermique sur galets. Les deux tonnes de cacao humide, à 80% d'humidité sont répartis dans 80 casiers de dimensions (80 x 60x 35) cm, divisés en rangées de 40 casiers (en hauteur : 4 casiers et en longueur 10 casiers). 



  Dans cette réalisation, le stockage est localisé dans la partie intérieure au conteneur sur 1 m d'épaisseur. 



  Dans l'exemple 6 rangées de casiers seraient permises sur la hauteur intérieure de 2,40 m. 



  En numérotant de 1 à 6 les rangées, les rangées 3 et 6 seraient constituées de casiers remplis de galets roulés d'un volume actif total de 8 m3.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS 1. Séchoir solaire caractérisé en ce qu'il comporte un capteur solaire qui est conçu de manière à produire de l'air chaud utilisable pour le séchage, constitué par un caisson comportant une couverture en une matière au moins translucide et de préférence transparente et formée généralement par une feuille de polycarbonate et comportant une matte de polypropylène poreuse et chargée de graphite d'une épaisseur approximative de 1 ou 2 cm caractérisé en ce que la matte est disposée sous forme des bandes parallèles de manière que l'air pénétrant par le bas du caisson doive passer successivement par plusieurs compartiments formés dans ledit caisson par lesdites bandes.
2. 2. Séchoir solaire selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'apport énergétique nécessaire à la circulation forcée est produit par un capteur photovoltaïque, avantageusement en évitant le stockage d'énergie électrique à l'aide de batteries.
3. 3. Séchoir solaire selon la revendication 2 ou 3 caractérisé par le fait que l'installation comporte des éléments de stockage de chaleur, répartis en ayant recours à une alternance, dans l'unité de séchage à proprement parler, de caisses perforées destinées à recevoir la matière à traiter et de caisses perforées remplies d'une matière de stockage de calories qui est inerte et bon marché telle que des cailloux, un courant d'air chaud étant établi à travers ces différentes caisses.