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PROCEDE ET APPAREIL POUR REFROIDIR L'AIR A L'AIDE
DE GEL SILICEUX
Cette invention a trait aux appareils pour con- ditionner l'air, et plus particulièrement aux procédés et appareils pour déshydrater les volumes d'air employés dans les théâtres, salles de réunion ou locaux analogues dans lesquels on désire maintenir la température et l'humidité relative à des valeurs prédéterminées.
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Un des buts de l'invention est de diminuer l'hu- midité absolue de volumes d'air par une déshydratation plutôt que par un appareil basé sur la réfrigération.
L'invention a en outre pour objet d'effectuer le réglage de la température et de l'humidité relative d'une salle dans laquelle des personnes se réunissent en réglant le degré de déshydratation d'une quantité d'air sous l'in- fluence de variations auxquelles sont soumises des condi- tions régnant à l'intérieur de la salle.
Dans le traitement de l'air, spécialement lors- qu'on désire diminuer l'indication du thermomètre à ampoule sèche, appelée ci-après température"à sec" , tout en main- tenant une humidité relative comparativement basse, il est nécessaire d'emprunter à l'air de la chaleur ou d'en re- tirer à la fois de la chaleur et de la vapeur d'eau. Ceci a usuellement été réalisé par la réfrigération. La réfri- gération non seulement implique une installation initiale et une dépense d'exploitation coûteuse mais, dans un grand nombre de cas dans lesquels la réfrigération réduit l'air à un point de condensation trop faible pour le confort, la nécessité d'élever la température "à sec" à une valeur dé- sirée exige un agent de chauffage. Dans la saison d'été, ceci est non seulement très indésirable mais aussi coûteux.
La demanderesse se propose de supprimer la réfrigération et le réchauffage dans une installation permettant de di- minuer les températures de l'air.
Une des caractéristiques de l'invention réside aussi dans le fait de déshydrater l'air pour l'amener à un point de condensation désiré de telle sorte qu'on peut réduire la température de l'eau à une valeur prédéterminée par son contact avec l'air. Ainsi, le même procédé peut être appliqué non seulement au réglage des températures de l'air mais aussi à une installation pour la production de températures d'eau désirées ou réglées.
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L'invent ion a en outre pour objet l'application du gel siliceux ou d'un agent analogue possédant la proprié- té d'absorber l'humidité de l'air, de sorte que le point de condensation peut être diminué sans diminuer la tempé- rature de l'air considérablement au-dessous de la tempéra- ture"à sec" finale désirée.
D'autres caractéristiques seront mises en évi- dence au cours de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels;
Fig.l représente une installation à conditionner l'air établie en vue de son emploi dans un théâtre ou salle analogue et!comprend un dispositif permettant de régler le point de condensation sans avoir recours à une réfri- gération.
Fig.2 représente une seconde installation dans laquelle on fait usage d'un déshydrateur au gel siliceux en combinaison avec un humidificateur pour régler les tem- pératures et les humidités relatives d'une salle sous l'influence des variations auxquelles sont soumises des conditions régnant dans cette salle.
Fig.3 est un détail de l'appareil de réglage de l'installation de fig.2 .
Dans la fig.l' 1 désigne une chambre à air frais munie d'un conduit d'admission 2 communiquant avec l'atmos- phère. A sa sortie de la chambre 1, l'air passe dans un déshydrateur 3 disposé de façon à exposer une grande sur- face de gel siliceux avec laquelle l'air sortant de la chambre 1 entre en contact dans son trajet à travers l'ins- tallation. Le gel siliceux possède la propriété d'absorber l'humidité de l'air et convient particulièrement pour le but visé en ce sens qu'il peut absorber de grandes quantités d'humidité et qu'il peut servir presque indéfiniment puisque son pouvoir d'absorption est rétabli aussitôt que l'humidité
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en a été extraite.
En quittant le déshydrateur, l'air se rend à une chambre de refroidissement 4 et entre en con- tact avec un serpentin ou organe analogue agencé pour di- minuer la température "à sec" de l'air à celle du serpentin.
Comme représenté, le tuyau d'amenée d'eau 5 peut provenir de toute source convenable telle qu'un puits ou une cana- lisation d'eau de ville et est introduit de telle sorte que le liquide réfrigérant frais rencontre l'air déjà par- tiellement/refroid avant de rencontrer l'air non refroidi.
Il en résulte que l'air le plus froid rencontre le liquide réfrigérant le plus froid et que l'air le plus chaud ou entrant rencontre le liquide réfrigérant partiellement ré- chauffé. Ce trajet du liquide à travers le serpentin 6 est indiqué par les flèches de la fig.l. Il est évident que toute autre disposition appropriée de serpentin réfrigé- rant ou de structure à ailettes produirait le même effet.
A sa sortie de la chambre de refroidissement, l'air pénètre dans une chambre de pulvérisation 7 et traverse un nuage 8 d'eau pulvérisée qui peut être produit de diverses fa- çons. Tout dispositif pulvérisateur convenable peut être appliqué et un appareil convenable peut être installé en aval des tuyères de pulvérisation pour éliminer l'humidité entraînée. Le fond de la chambre de pulvérisation 9 sert de réservoir, et l'eau peut être remise en circulation.
Comme indiqué, l'eau des tuyères 10 se rend à l'orifice de sortie de la chambre. La pompe P est le dispositif de remise en circulation. Un robinet 11 commandé par un flot- teur 12 maintient le niveau désiré dans le réservoir. Si on le désire, il est évident qu'on peut alimenter les tuyères à l'aide d'eau fraîche, d'eau remise en circulation ou d'une combinaison des deux.
A sa sortie de la.chambre de pulvérisation, l'air conditionné pénètre dans une chambre de mélange 13, d'où il peut se, rendre à la salle 14. Comme-'indiqué par les flèches,
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l'air sortant de la salle peut être dirigé soit vers la chambre à air frais, pour être réutilisé dans l'installa- tion, soit directement par un by-pass vers la chambre de mélange, c'est-à-dire amené à cette chambre sans passer à travers l'appareil de conditionnement, pour diluer l'air conditionné.
Il est évident qu'après que l'installation aura fonctionné pendant un certain temps, l'air de la salle sera souvent beaucoup plus voisin de l'état désiré que l'air extérieur. Ceci est spécialement le cas par un temps d'été humide. Par conséquent, la déshydratation nécessaire pour conditionner l'air de la salle sera moindre et il suf- fira de reconditionner une faible quantité de l'air remis en circulation pour maintenir une valeur désirée. Le ther- mostat à ampoule sèche 15 peut ainsi être prévu dans un conduit de retour 17 pour commander un registre 18 monté dans le conduit de retour direct et régler par suite les proportions de l'air ramené directement ou reconditionné.
De même, si on le désire, le thermostat à ampoule mouillée 16 peut être agencé pour régler le volume de l'eau admis à la chambre de refroidissement ainsi .que sa température.
En fonctionnement, l'air de la chambre 1 est déshy- draté par le gel siliceux à un point de condensation désiré.
L'action du gel produit une élévation de température de l'air en ce sens que la chaleur latente de l'humidité absor- bée est cédée sous forme de chaleur sensible. L'air sortant du déshydrateur possède ainsi un point de condensation plus faible, mais une température "à sec" plus élevée qu'initia- lement. Après son passage à travers la chambre de refroidiss- ment, la température"à sec" sera considérablement diminuée par le serpentin 6, de sorte qu'elle sera voisine de celle du serpentin. L'indication du thermomètre à ampoule mouil- lée, indication appelée ci-après température "au mouillé",
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est ainsi considérablement diminuée au-dessous de la tem- pérature "à sec". Le point de condensation reste bien en- tendu le même.
Lorsque l'air entre en contact avec l'eau pulvérisée dans la chambre 7, il se sature à sa tempéra- ture "au mouillé", la température "à sec" et la tempéra- ture "au mouillé" devenant identiques. La température "à sec" s'abaisse par conséquent efficacement jusqu' devenir égale à la température "au mouillé" comme résultat des phases de déshydratation et de refroidissement précé- dentes. L'eau pulvérisée reste sensiblement à'la même température, qui, est la température "au mouillé" de l'air, la variation due au complément d'eau introduit pour main- tenir le niveau ;du réservoir à une valeur constante étant négligeable.
Comme représenté, un ventilateur ou autre appa- reil convenable peut être utilisé pour faire circuler l'air de la chambre de mélange à la salle et le ramener de la salle à l'installation.
On remarquera qu'étant donné que l'eau pulvérisée dans la chambre 7 possède une température correspondant à la température l'au mouillé" de l'air, elle sera abaissée à ce niveau. Dans la pratique, l'eau pulvérisée pourra être de l'eau de puits ordinaire ou de l'eau de ville et, par son contact avec l'air de faible température "au mouillé" sa propre température sera efficacement diminuée.
Dans la fig.2, 21 désigne une salle telle qu'une salle de théâtre munie d'un conduit d'entrée d'air 22 et d'un conduit de sortie d'air 23. Des fenêtres peuvent être prévues en 24, et une partie de l'air introduit peut s'é- chapper à travers ces fenêtres. L'appareil comprend généra- lement une chambre à air frais 25 communiquant avec l'air extérieur en 26 .et reliée au conduit d'échappement d'air 23 par un conduit 27 commandé par un registre 28. En quit- tant la chambre à air frais 25, l'air peut se rendre à une
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chambre 29 à travers un humidificateur 30, un déshydrateur
31 et un by-pass 32. Des registres 33,34 et 35 règlent les volumes d'air traversant ces organes de la façon indi- quée. La chambre 29 contient un ventilateur 36 refoulant l'air dans une chambre de mélange 37.
Un branchement 38 du conduit 27 permet à l'air remis en circulation d'être admis à la chambre de mélange sous la commande d'un re- gistre 39 .
L'air de la chambre de mélange est dirigé vers la salle par un ventilateur 40. Un dispositif à tempérer l'air
41 contient un réchauffeur 42 et un réfrigérant 43 permet- tant de régler la température "à sec" du mélange final fourni. Le réchauffeur est commandé par un robinet 44.
Comme représenté, le réfrigérant est de préfé- rence disposé de façon que le liquide réfrigérant frais rencontre l'air partiellement refroidi, puis continue son chemin pour rencontrer l'air non refroidi. Ainsi, l'air le plus froid rencontre le liquide le plus froid et l'air le plus chaud rencontre le liquide déjà partiellement réchauf- fé. Le réfrigérant reçoit le liquide par un tuyau 45 comman- dé par un robinet à trois voies 46 soit d'une source na- turelle, par un tuyau 47, soit d'un appareil frigorifique 48, par un conduit 49. L'appareil frigorifique peut être actionné à l'aide de toute installation convenable compre- nant , par exemple, un compresseur 50, un condenseur 51 et un réservoir à liquide 52.
Des thermostats à ampoule mouillée 53 et à ampoule sèche 54 peuvent être montés sur le conduit de retour d'air 27 pour régir automatiquement le fonctionnement de l'installation. Pour permettre un réglage , complémentaire de l'humidité et de la température, un ré- chauffeur 55 est associé à un humidificateur 30 pour per- mettre le préchauffage et est commandé par un robinet 56.
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Le déshydrateur 31 expose l'air à une grande sur- face de gel siliceux. Toutefois, ceci a pour effet que la chaleur latente de l'humidité absorbée est cédée sous for- me de chaleur sensible, ce qui élève la température du gel et de l'air. Un serpentin de refroidissement 57 est de préférence prévu pour refroidir l'air du déshydrateur à une température "à sec" désirée.
L'appareil de réglage des conditions peut être modifié pour satisfaire à différents desiderata. Par exem- ple, comme représenté dans la fig.2, le thermostat à am- poule sèche peut être disposé pour régler la quantité d'eau froide admise au réfrigérant 43 à l'aide d'un robinet 58 et pour régler la quantité de vapeur admise au réchauffeur d'air 42 à l'aide d'un robinet 59, de façon que le réchauf- feur soit mis hors d'action lorsque la température "à sec" dépasse une certaine valeur. Si ceci ne suffit pas pour abaisser la température, on peut introduire de l'eau de ville. Si ceci est insuffisant, on peut se servir d'eau refroidie.
Le thermostat à ampoule mouillée peut servir à régler les proportions d'air passant à travers le déshy- drateur et l'humidificateur, la proportion traversant ce dernier étant augmentée lorsque la température "au mouillé" s'abaisse. Le thermostat à ampoule mouillée peut aussi régir l'introduction de vapeur dans le serpentin 55 en vue d'un préchauffage, si on le désire.
En outre, le thermostat à ampoule sèche peut ré- gler le volume d'air remis en circulation dans le but d'aug- menter la chaleur sensible pour économiser du chauffage di- rect dans le réchauffeur 55, et le thermostat à ampoule mouillée peut àctionner un registre 28 pour régler le volu- me d'air renvoyé en vue de son reconditionnement .
Comme le problème qui se pose en été est princi- palement une question de déshumidification, les tuyères de
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pulvérisation de la chambre à humidifier peuvent être fermées pendant le service d'été, la chambre elle-même étant utilisée uniquement comme by-pass autour du déshy- drateur. De même, pendant la saison d'hiver, le déshydra- teur peut être utilisé comme by-pass autour de l'humidifi- cateur, le gel siliceux étant supprimé. Toutefois, chaque fois qu'on désire employer l'air de l'extérieur sans le conditionner, on peut se servir du by-pass 32. Il y a lieu de remarquer qu'en faisant d'abord passer l'air à travers le déshydrateur, on peut diminuer son point de condensa- tion.
S'il est alors ramené à travers l'installation et envoyé à travers l'eau pulvérisée dans l'humidificateur, sa température " à sec" deviendra identique à sa tempéra- ture "au mouillé" et sera réduite à une valeur très faible.
Ceci constituerait une autre façon d'appliquer l'installa- tion de fig.l. ,
Bien entendu, certaines modifications peuvent être apportées au procédé ci-dessus et aux constructions décrites sans s'écarter de l'esprit de l'invention.