FR2972932A1

FR2972932A1 - Systeme de traitement d'air

Info

Publication number: FR2972932A1
Application number: FR1152365A
Authority: FR
Inventors: Joseph Youssef
Original assignee: ECOLE POLYTECH; Ecole Polytechnique
Current assignee: L'ecole Polytechnique Fr
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-09-28
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: WO2012127169A1; FR2972932B1

Abstract

Un système de traitement d'air (100) comprend un ensemble adsorbant (4a, 4b,...) qui est situé dans une conduite principale (10) de l'air. Il comprend en outre une conduite secondaire (20) dans laquelle est située au moins une unité de production de plasma (22a, 22b,...). L'unité de production de plasma est activée pendant un fonctionnement de régénération du système, sans gêner un écoulement de l'air à travers l'ensemble adsorbant pendant un fonctionnement de traitement d'air. Un tel système est adapté en particulier pour purifier l'air à l'intérieur d'un bâtiment. Selon un perfectionnement possible, l'ensemble adsorbant et l'unité de production de plasma peuvent être contenus dans un bloc amovible pouvant être échangé facilement.

Description

SYSTEME DE TRAITEMENT D'AIR La présente invention concerne un système de traitement d'air, et notamment un tel système qui puisse être utilisé pour purifier l'air dans le volume intérieur d'un bâtiment. Les composés organiques volatils constituent une pollution importante de l'air ambiant à l'intérieur des bâtiments d'habitation ou de bureaux. De nombreux systèmes de traitement d'air ont déjà été proposés, qui permettent de réduire la concentration des composés organiques volatils à l'intérieur des bâtiments. Certains de ces systèmes sont basés sur l'utilisation d'ensembles adsorbants capables de fixer une partie des composés organiques volatils qui sont contenus dans l'air, lorsqu'un flux d'air traverse ces ensembles adsorbants. Mais la capacité d'adsorption de l'ensemble adsorbant diminue progressivement pendant une période de fonctionnement prolongée, jusqu'à atteindre un état de saturation de l'ensemble adsorbant. Il est alors nécessaire de remplacer l'ensemble adsorbant, ou de le régénérer pour restaurer son efficacité. Remplacer l'élément adsorbant par un élément nouveau pose la difficulté du démontage de l'élément adsorbant saturé, et de son conditionnement pendant qu'il est transporté jusqu'à un centre de retraitement ou de régénération. Pour cela, il est avantageux de combiner un système de régénération de l'élément adsorbant avec le système de traitement d'air. En effet, il suffit alors de commander un cycle de régénération de l'élément adsorbant après chaque période de fonctionnement en purification d'air, pour que le système recouvre tout ou partie de son efficacité initiale de purification. Il est également connu d'utiliser un plasma pour régénérer l'élément adsorbant. En effet, un plasma produit des espèces actives, principalement des composés oxydants, qui sont capables de dégrader chimiquement les composés organiques adsorbés. Pour cela, les espèces actives produites par plasma doivent être mises en contact avec les composés organiques qui ont été adsorbés pendant la période de fonctionnement en traitement d'air. 2972932 -2- Les documents WO 2009/053577 et WO 2004/014439 proposent pour cela de disposer une unité de production de plasma a proximité d'un filtre adsorbant de composés organiques volatils, dans une conduite unique d'écoulement d'air. Une telle disposition permet à des espèces actives 5 instables qui sont produites par le plasma pendant une période de régénération, d'atteindre l'intérieur du filtre pour réagir avec les composés organiques préalablement adsorbés. Mais la disposition de l'unité de production du plasma dans la conduite d'écoulement d'air qui est utilisée en fonctionnement de purification réduit le débit d'air traité, pour une même 1 o puissance d'une unité de ventilation qui est utilisée pour propulser l'air dans la conduite. En effet, l'unité de production du plasma constitue un obstacle dans la conduite, et produit une perte de charge dans le jargon de l'Homme du métier. Le système du document WO 2004/014439 comporte une conduite 15 d'écoulement secondaire, en plus de la conduite principale, qui permet une recirculation de l'air pendant la régénération des éléments adsorbants. Pendant une période de fonctionnement en purification d'air, la conduite secondaire est inutilisée, alors que pendant la régénération, l'air circule en circuit fermé de façon continue dans la conduite principale et dans la conduite secondaire. De 20 cette façon, des espèces actives qui sont produites par le plasma de régénération, notamment de l'ozone, ne diffusent pas dans l'air ambiant à l'extérieur du système de traitement pendant le fonctionnement de régénération. Un premier but de la présente invention consiste alors à fournir un 25 système de traitement d'air à base d'éléments adsorbants régénérables, qui présente une perte de charge aéraulique réduite pendant son fonctionnement de purification d'air. Un second but de l'invention consiste à proposer un tel système de traitement d'air qui soit simple à utiliser, dont l'efficacité de purification d'air soit accrue, et dont le prix de revient soit réduit. Pour cela, l'invention propose un système de traitement d'air comprenant : 2972932 -3- - un conduite principale d'écoulement de l'air, qui s'étend entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie de l'air ; - un ensemble de ventilation, qui est agencé pour propulser l'air dans la conduite principale entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie ; 5 - dans l'ordre à partir de l'orifice d'entrée vers l'orifice de sortie à l'intérieur de la conduite principale, en plus de l'ensemble de ventilation : une vanne d'entrée, un ensemble adsorbant de composés polluants qui sont susceptibles d'être présents dans l'air, et une vanne de sortie, les vannes d'entrée et de sortie étant adaptées pour isoler une partie de la 1 o conduite principale comprise entre ces vannes par rapport aux orifices d'entrée et de sortie, et l'ensemble adsorbant étant perméable à l'air et disposé à travers la conduite principale ; - une conduite secondaire d'écoulement d'air, qui est raccordée à la conduite principale entre la vanne d'entrée et la vanne de sortie en 15 amont d'une partie au moins de l'ensemble adsorbant, et aussi raccordée à la conduite principale entre ces vannes d'entrée et de sortie en au moins un point situé en aval de la partie d'ensemble adsorbant ; - au moins une unité de production de plasma, qui est adaptée pour 20 produire des espèces actives capables de dégrader des composés polluants préalablement adsorbés dans la partie d'ensemble adsorbant ; et - une unité de contrôle pour commander pendant une durée d'activation du système, soit un fonctionnement de traitement d'air pendant lequel 25 l'ensemble de ventilation est activé avec les vannes d'entrée et de sortie ouvertes pour propulser l'air dans la conduite principale à partir de l'orifice d'entrée jusqu'à l'orifice de sortie, soit un fonctionnement de régénération pendant lequel les vannes d'entrée et de sortie sont fermées, et l'ensemble de ventilation est activé pour propulser l'air 30 selon un circuit fermé qui est constitué par la conduite principale et la conduite secondaire, et chaque unité de production de plasma est activée. 2972932 -4- Le système de l'invention est caractérisé en ce que chaque unité de production de plasma est disposée dans la conduite secondaire. En outre, le système est agencé pour que, pendant le fonctionnement de régénération, les espèces actives qui sont produites par chaque unité de production de plasma 5 soient transportées par l'air jusqu'à l'ensemble adsorbant pour dégrader à l'intérieur de celui-ci une partie au moins des composés polluants adsorbés. Ainsi, dans un système de traitement d'air selon l'invention, l'unité ou les unités de production de plasma n'est (ne sont) pas dans la conduite principale, de sorte que le système ne présente pas de perte de charge 1 o aéraulique pendant un fonctionnement de traitement d'air. En outre, l'ensemble adsorbant qui est utilisé dans un tel système est régénéré sur son lieu d'utilisation, pendant des périodes de fonctionnement dédiées, de sorte que l'ensemble adsorbant ne nécessite pas d'être démonté ni changé à chaque fois qu'il est saturé. L'entretien du système de traitement d'air 15 est simplifié. Enfin, le système de traitement d'air n'est constitué que de composants qui sont disponibles couramment, et utilisés pour de nombreuses autres applications, si bien que le système est peu onéreux. De façon préférée, l'ensemble de ventilation peut être agencé de sorte 20 qu'à au moins un moment du fonctionnement de régénération, une partie de l'air qui circule dans la conduite secondaire traverse une partie au moins de l'ensemble adsorbant dans la conduite principale en sens inverse par rapport à l'écoulement d'air qui est produit pendant le fonctionnement de traitement d'air. Dans un perfectionnement possible de l'invention, un segment de la 25 conduite principale qui comprend l'ensemble adsorbant, et un segment au moins de la conduite secondaire qui comprend l'unité de production de plasma, peuvent être contenus dans un bloc amovible qui est inséré entre les orifices d'entrée et de sortie. L'ensemble adsorbant et l'unité de production de plasma peuvent ainsi être échangés aisément pour des composants nouveaux. 30 L'invention propose aussi un procédé de purification de l'air qui est contenu dans un volume intérieur de bâtiment, ce procédé comprenant les étapes suivantes : 2972932 -5- - installer un système de traitement d'air qui est conforme à la présente invention, avec au moins l'orifice de sortie de la conduite principale de ce système qui est en communication avec le volume intérieur du bâtiment ; et 5 - activer le système de traitement d'air en commandant alternativement des fonctionnements de traitement d'air et de régénération. Selon une première mise en oeuvre possible, le système de traitement d'air peut être installé dans le volume intérieur du bâtiment avec les deux orifices d'entrée et de sortie de la conduite principale qui sont simultanément 10 en communication avec le volume intérieur. Dans ce cas, le système de traitement d'air produit une circulation d'air qui est restreinte à l'intérieur du bâtiment, et lors de laquelle l'air est purifié en traversant l'élément adsorbant du système. Selon une seconde mise en oeuvre possible, le système de traitement 15 d'air peut être installé dans un segment de circuit d'admission d'air d'un équipement de ventilation mécanique contrôlée qui alimente en air le volume intérieur du bâtiment. L'air est alors purifié entre son aspiration à l'extérieur du bâtiment et son introduction dans le bâtiment. D'autres particularités et avantages de la présente invention 20 apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un système de traitement d'air selon l'invention ; - les figures 2a et 2b montrent des configurations alternatives de 25 raccordement de la conduite secondaire à la conduite principale, pour le système de la figure 1 ; - les figures 3a, 3b et 3c montrent respectivement des unités de production de plasma pouvant être utilisées dans le système de la figure 1 ; 30 2972932 -6- - les figures 4a à 4c montrent des circulations de l'air dans le système de la figure 1 pendant un fonctionnement de traitement d'air (figure 4a) et à des moments d'un fonctionnement de régénération (figures 4b et 4c) ; 5 - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un autre système de traitement d'air selon l'invention ; et - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'encore un autre système de traitement . Pour raison de clarté, les dimensions des éléments qui sont 10 représentés dans ces figures ne correspondent ni à des dimensions réelles ni à des rapports de dimensions réels. En outre, des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques. Conformément à la figure 1, un système de traitement d'air conforme à 15 l'invention regroupe les éléments suivants, qui sont énumérés par leurs références numériques : 4a, 4b,... éléments adsorbants de composés polluants susceptibles d'être présents dans l'air qui pénètre dans la conduite principale par l'orifice d'entrée, et formant un ensemble adsorbant, 30 20 conduite secondaire d'écoulement d'air, qui est utilisée lors d'un 10 01 20 02 2 25 3 100 le système de traitement d'air dans son ensemble, conduite principale d'écoulement d'air, orifice d'entrée de la conduite principale, par où l'air est introduit dans le système lors d'un fonctionnement de traitement d'air, orifice de sortie de la conduite principale, par où l'air est rejeté hors du système lors d'un fonctionnement de traitement d'air, vanne d'entrée, qui est disposée dans la conduite principale du côté de l'orifice d'entrée, vanne de sortie, qui est disposée dans la conduite principale du côté de l'orifice de sortie, -7- fonctionnement de régénération des éléments adsorbants, 22a, 22b,... unités de production de plasma, qui sont situées dans la conduite secondaire, en dehors de la conduite principale, 30 unité de contrôle du système de traitement d'air, alternativement selon un fonctionnement de traitement d'air ou selon un fonctionnement de régénération, Par exemple, la conduite principale 10 peut avoir une longueur de 70 cm (centimètre) environ, et un diamètre de section transversale d'environ 25 cm. 1 o Les vannes 2 et 3 sont choisies de préférence pour causer des pertes de charge aéraulique qui sont minimales lorsque ces vannes sont ouvertes. Par exemple, ce peut être des vannes de type papillon. Selon un mode particulier de réalisation du système 100, un ensemble de ventilation de ce système peut comprendre : 15 - une unité de ventilation principale 1, qui est disposée dans la conduite principale 10 entre l'orifice d'entrée 01 et l'orifice de sortie 02 ; et - une unité de ventilation secondaire 21, qui peut être disposée dans la conduite secondaire 20. L'ensemble de ventilation est alimenté en énergie convenablement 20 pour permettre son fonctionnement d'une façon qui est contrôlée par l'unité 30. Notamment, pour le mode de réalisation qui est représenté sur la figure 1, l'unité de contrôle 30 est adaptée pour activer l'unité de ventilation principale 1 pendant le fonctionnement de traitement d'air, et pour activer l'unité de ventilation secondaire pendant le fonctionnement de régénération. 25 Optionnellement, le système 100 peut comprendre en outre un filtre particulaire 6 qui est disposé dans la conduite principale 10, entre l'orifice d'entrée 01 et la vanne d'entrée 2. De tels filtres sont couramment disponibles, comme par exemple des filtres HEPA ou ULPA. Des filtres plus spécifiques peuvent aussi être utilisés, alternativement ou en combinaison avec les 30 précédents, tels que des filtres anti-allergènes, des filtres électrostatiques, des filtres à nano-fibres, des filtres à précipitation électrostatique, etc. 2972932 -8- Optionnellement encore, le système 100 peut aussi comprendre un filtre à base de charbon actif 7, qui est disposé dans la conduite principale 10, entre la vanne de sortie 3 et l'orifice de sortie 02. Un tel filtre permet de retirer des composés chimiques de pollution ou d'éviter que des espèces oxydantes 5 qui sont produites par les unités de production de plasma 22a, 22b,..., telles que de l'ozone (03), ne soient libérées par l'orifice de sortie 02. Eventuellement, l'efficacité anti-ozone du filtre 7 peut être augmentée en y associant des réactifs tels que l'iodure de potassium (KI) ou l'oxyde de manganèse (MnO2).

Les éléments adsorbants 4a, 4b,... sont efficaces pour adsorber des composés organiques volatils qui sont présents dans l'air, et peuvent être régénérés en étant mis en contact avec des espèces actives chimiquement, telles que des radicaux libres ou des composés oxydants. Par exemple, les éléments 4a, 4b,... peuvent être à base de gel de silice (SiO2) ou de zéolithes, éventuellement en combinaison avec un ou plusieurs catalyseurs appropriés. De tels éléments adsorbants 4a, 4b,... sont disponibles commercialement, avec des supports variables pour les matériaux actifs en adsorption : billes, substrats tissés, mousses, structures en nid d'abeilles, etc. Selon une disposition avantageuse du système 100, les éléments adsorbants 4a, 4b,... ont chacun une forme cylindrique avec un axe de symétrie qui est parallèle à la conduite principale 10. Optionnellement, ils peuvent en outre être montés pour pouvoir tourner autour de cet axe comme indiqué plus loin dans cette description. La conduite secondaire 20 est raccordée à la conduite principale 10 en au moins deux points de raccord, entre les vannes 2 et 3. Un premier point de raccord, dit point de raccord d'entrée et noté E, est situé entre la vanne d'entrée 2 et l'élément adsorbant 4a. En fonction du nombre et des positions des éléments adsorbants à l'intérieur de la conduite principale 10, la conduite secondaire 20 est raccordée en outre à la conduite principale 10 en un ou plusieurs point(s) séparé(s) de raccord supplémentaire(s), dit(s) point(s) de raccord de sortie et noté(s) S, qui est (sont) situé(s) entre le point de raccord d'entrée E et la vanne de sortie 3. Ces points de raccord de sortie S peuvent être situés de plusieurs façons dans le segment de longueur de la conduite 2972932 -9- principale 10 qui est occupé par l'ensemble adsorbant, et à l'extrémité aval de ce segment. Les figures 1, 2a et 2b représentent différentes dispositions possibles pour ces points de raccord de sortie S de la conduite secondaire 20 à la conduite principale 10 : 5 - sur la figure 1, plusieurs points de raccord de sortie S sont situés entre les éléments adsorbants successifs 4b, 4c et 4d, et en aval de l'ensemble adsorbant complet, c'est-à-dire entre le dernier élément adsorbant 4d et la vanne de sortie 3 ; - sur la figure 2a, chaque point de raccord de sortie S est situé au niveau 1 o d'un élément adsorbant 4a, 4b ou 4c, à l'intérieur du segment de la conduite principale 10 qui est rempli par cet élément adsorbant ; et - la figure 2b représente une combinaison des deux dispositions des figures 1 et 2a pour les points de raccord de sortie S. La conduite secondaire 20 peut avoir une section plus petite que celle 15 de la conduite principale 10, pour réduire l'encombrement de l'ensemble du système 100. Toutes les unités de production de plasma 22a, 22b,... sont situées dans la conduite secondaire 20, en dehors de la conduite principale 10. De cette façon, elles ne gênent pas l'écoulement de l'air dans la conduite 20 principale 10. De façon préférée, chaque unité de production de plasma 22a, 22b,... est située dans la conduite secondaire 20 à proximité d'un point de raccord de sortie S. De cette façon, une longueur de trajet est minimisée pour les espèces actives qui sont produites par chaque unité de production de plasma 22a, 22b,..., entre cette unité et l'un des éléments adsorbants 4a, 25 4b,.... Ainsi, même des espèces actives qui seraient instables, telles que des radicaux libres, peuvent parvenir au sein de l'un des éléments adsorbants avant de subir une recombinaison ou une transformation susceptible de réduire ou supprimer leur efficacité régénératrice. Chaque unité de production de plasma 22a, 22b,... peut être d'un type 30 quelconque connu de l'Homme du métier. Toutefois, il est avantageux que chacune comprenne un système de décharge à barrière diélectrique. Plusieurs configurations peuvent être adoptées alternativement pour favoriser la 2972932 -10- production d'espèces actives qui régénèrent efficacement les éléments adsorbants 4a, 4b,... Selon un premier mode de réalisation de chaque unité de production de plasma 22a, 22b,..., celle-ci peut comprendre conformément à la figure 3a : 5 - un cylindre creux de matériau diélectrique ; - une première électrode 221a, qui est disposée sur une surface externe du cylindre ; - une seconde électrode 222a, qui est disposée sur une surface interne du cylindre, et qui est formée d'une pluralité de segments d'électrode 1 o séparés entre eux par des portions d'isolation 223a, ces portions d'isolation étant situées radialement au droit de parties de la première électrode 221a ; et - une unité d'alimentation électrique à haute tension 224, qui est connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une 15 décharge électrique sur la surface interne du cylindre le long des portions d'isolation 223a, pendant le fonctionnement de régénération. Le cylindre creux forme une partie de la conduite secondaire 20, si bien que l'air passe à l'intérieur de ce cylindre en contact avec les portions d'isolation 223a pendant le fonctionnement de régénération.

20 Selon un deuxième mode de réalisation qui est illustré par la figure 3b, chaque unité de production de plasma 22a, 22b,... peut comprendre : - une première électrode allongée 221 b ; - une gaine 223b de matériau diélectrique, qui est disposée autour de et coaxialement avec la première électrode 221 b ; 25 - un conducteur électrique filaire 222b, qui est enroulé sur une surface externe de la gaine 223b, avec des spires qui sont écartées entre elles et forment une seconde électrode ; et - l'unité d'alimentation électrique à haute tension 224, qui est connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une décharge 30 électrique le long de la surface externe de la gaine 223b entre les 2972932 -11 - spires du conducteur 222b, pendant le fonctionnement de régénération. Une telle unité de production de plasma est disposée à l'intérieur de la conduite secondaire 20, si bien que l'air passe autour de la gaine 223b en 5 contact avec la surface externe de celle-ci entre les spires du conducteur 222b pendant le fonctionnement de régénération. Selon un troisième mode de réalisation qui est illustré par la figure 3c, chaque unité de production de plasma 22a, 22b,... peut comprendre alternativement : 10 - un cylindre creux de matériau diélectrique ; - une première électrode 222c, qui est disposée à l'intérieur du cylindre, et qui est formée d'un ensemble poreux de fibres conductrices ; - une seconde électrode 221 c, qui est disposée sur une surface externe du cylindre, et formée d'une pluralité de segments d'électrode qui sont 15 séparés entre eux par des portions d'isolation 223c, ces portions d'isolation étant situées radialement au droit de parties de la première électrode 222c ; et - l'unité d'alimentation électrique à haute tension 224, encore connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une décharge 20 électrique sur la surface interne du cylindre radialement au droit des portions d'isolation 223c, pendant le fonctionnement de régénération. Le cylindre creux forme encore une partie de la conduite secondaire 20, si bien que l'air passe à l'intérieur du cylindre, à travers l'ensemble poreux de fibres conductrices et en contact avec le cylindre radialement au droit des 25 portions d'isolation 223c, pendant le fonctionnement de régénération. L'ensemble poreux de fibres conductrices peut être alternativement un élément tissé lâche, un emmêlement désordonné de fibres, ou une pelote lâche d'un fil conducteur. Dans tous les cas, l'ensemble poreux est adapté pour être dans son intégralité à un même potentiel électrique.

30 Pour tous ces modes de réalisation des unités de production de plasma 22a, 22b,..., l'unité d'alimentation électrique à haute tension 224 2972932 -12- produit la décharge électrique pendant un fonctionnement du système 100 en régénération, cette décharge électrique produit le plasma dans l'air, et ce plasma produit à son tour les espèces actives qui sont transportées jusqu'à l'intérieur de l'un au moins des éléments adsorbants 4a, 4b,...

5 De préférence, le matériau diélectrique des unités de production de plasma 22a, 22b,... possède une valeur de permittivité diélectrique qui est élevée, pour réduire la valeur de la haute tension qui est nécessaire pour amorcer la décharge électrique. Par exemple, du titanate de baryum (BaTiO3) ou de l'oxyde de titane (TiO2) peut être utilisé.

10 Eventuellement, certains au moins des éléments adsorbants 4a, 4b,... peuvent être complétés par une source de rayonnement ultraviolet, telle que des diodes électroluminescentes UV, avec un photocatalyseur approprié qui est disposé sur le matériau adsorbant. Le rayonnement UV et le photocalalyseur assistent l'oxydation des composés organiques volatils et 15 interagissent avec les espèces actives qui sont produites par le (les) plasma(s). On décrit maintenant le fonctionnement du système de traitement d'air 100. Il consiste en une alternance de périodes de fonctionnement de traitement d'air et de périodes de fonctionnement de régénération. Sur les figures 4a à 4c, un seul élément adsorbant 4a est représenté pour raison de 20 clarté, mais il est entendu que les fonctionnements décrits s'appliquent à des nombres quelconques d'éléments adsorbants. Pour la même raison de clarté, les composants du système 100 qui ne sont pas nécessaires à la description de son fonctionnement n'ont pas été reproduits dans ces figures. Les flèches F indiquent les écoulements d'air dans le système 100 pour chaque 25 fonctionnement. Lors d'un fonctionnement de traitement d'air tel qu'illustré par la figure 4a, les vannes 2 et 3 sont ouvertes, l'unité de ventilation principale 1 est activée alors que l'unité de ventilation secondaire 21 ne l'est pas. De cette façon, l'air ne circule que dans la conduite principale 10, en étant aspiré par 30 l'orifice d'entrée 01 et rejeté par l'orifice de sortie 02. En traversant les éléments adsorbants 4a, 4b,... l'air est débarrassé des composés organiques volatils si bien que le système 100 réalise une purification de l'air. Pendant une 2972932 -13- durée prolongée de ce fonctionnement en traitement d'air, les éléments adsorbants 4a, 4b,... deviennent progressivement de plus en plus chargés en composés organiques volatils adsorbés. Les unités de production de plasma 22a, 22b,... ne sont alors pas activées.

5 Lors d'un fonctionnement de régénération tel qu'illustré par les figures 4b et 4c, les vannes 2 et 3 sont fermées, de sorte que la partie centrale de la conduite principale 10 qui contient les éléments adsorbants 4a, 4b,... et la conduite secondaire 20 forment ensemble un circuit aéraulique en boucle fermée, qui est isolé de l'extérieur du système 100. L'unité de ventilation 1 o secondaire 21 est activée pour produire un écoulement d'air à l'intérieur du système 100, à travers les éléments adsorbants 4a, 4b,... et les unités de production de plasma 22a, 22b,... qui sont alors activées. Ces dernières produisent alors des espèces actives, notamment des espèces oxydantes qui sont transportées par l'écoulement F à l'intérieur des éléments adsorbants 4a, 15 4b,... Ces espèces actives réagissent alors avec les composés organiques volatils qui ont été adsorbés antérieurement dans ces éléments, en les dégradant chimiquement. Une partie des résidus de dégradation, et en particulier le dioxyde de carbone (CO2), est aussi entraînée par l'écoulement F en dehors des éléments adsorbants. Les éléments adsorbants 4a, 4b,... sont 20 ainsi régénérés pour retrouver leur efficacité initiale de fixation des composés organiques volatils. Pour optimiser la régénération des éléments adsorbants 4a, 4b,..., l'écoulement d'air F du fonctionnement de régénération peut être produit dans un sens de parcours de la boucle fermée (figure 4b) ou bien dans le sens 25 inverse (figure 4c). Eventuellement, les deux sens peuvent être alternés pendant la durée totale du fonctionnement de régénération, pour obtenir une régénération des éléments absorbants 4a, 4b,... qui soit plus complète dans toute leur épaisseur. Selon un premier perfectionnement du système 100, notamment 30 lorsque la conduite secondaire 20 est raccordée en sortie latéralement à la conduite principale 10, le système 100 peut comprendre en outre au moins une unité de motorisation qui est agencée pour entraîner en rotation une partie au 2972932 -14- moins de l'ensemble adsorbant autour de l'axe parallèle à la conduite principale 10. Par exemple, chaque élément adsorbant 4a, 4b,... peut être associé individuellement à une unité de motorisation 5a, 5b,..., conformément à la figure 1. L'entraînement en rotation des éléments adsorbants 4a, 4b,... qui 5 peut être réalisé ainsi pendant le fonctionnement de régénération du système 100 permet de régénérer uniformément les éléments 4a, 4b,... le long de leurs circonférences. Pendant ce fonctionnement de régénération, le sens de l'écoulement d'air F en boucle fermée et la rotation éventuelle des éléments adsorbants 4a, 4b,... sont commandés par l'unité de contrôle 30. 1 o Un deuxième perfectionnement possible du système 100 permet d'améliorer et/ou d'accélérer la régénération des éléments adsorbants 4a, 4b,... Pour cela, le système 100 peut comprendre en outre au moins un caloduc qui est connecté thermiquement d'un côté à l'ensemble adsorbant, et qui est destiné à être connecté thermiquement d'un autre côté à un système de 15 chauffage. De cette façon, de la chaleur peut être transférée à partir du système de chauffage à l'ensemble adsorbant pendant le fonctionnement de régénération. Un tel transfert est de préférence inhibé pendant le fonctionnement de traitement d'air pour ne pas réduire l'efficacité d'adsorption de l'ensemble adsorbant. D'une façon particulièrement avantageuse et 20 économique, le caloduc peut être connecté à un système de chauffage ambiant de l'intérieur du bâtiment, sur le côté opposé à l'ensemble adsorbant. Un troisième perfectionnement possible du système de traitement d'air 100 consiste à disposer les éléments adsorbants 4a, 4b,... dans un bloc amovible, ou cartouche remplaçable, à insérer dans une partie fixe du système 25 100, entre les orifices d'entrée 01 et de sortie 02. De cette façon, si les éléments 4a, 4b,... ont définitivement perdu une partie importante de leur efficacité d'adsorption des composés organiques volatils, ils peuvent être facilement échangés avec nouveaux éléments, en remplaçant tout le bloc amovible. Dans ce cas, le bloc amovible contient avantageusement un 30 segment de la conduite principale 10 qui comprend les éléments adsorbants 4a, 4b,..., avec un segment de la conduite secondaire 20 qui comprend lui-même les unités de production de plasma 22a, 22b,... De préférence, l'unité de ventilation principale 1, l'unité d'alimentation électrique à haute tension 224, 2972932 -15- l'unité de contrôle 30 de même que les éventuelles unités de motorisation 5a, 5b,... sont situées dans la partie fixe du système 100, en dehors du bloc amovible. En effet, ces composants du système 100 ne sont pas susceptibles de subir d'usure rapide. Sur la figure 1, le cadre C indique un autre contenu 5 possible pour un tel bloc amovible. La figure 5 montre une autre configuration possible pour le système 100, qui ne nécessite pas d'unité de ventilation secondaire dans la conduite 20. L'unique unité de ventilation 1 est alors placée entre les vannes 2 et 3, et simultanément entre le point de raccord d'entrée E et les points de raccord de 1 o sortie S de la conduite secondaire 20 à la conduite principale 10. Le fonctionnement d'un tel système 100 est identique à celui décrit plus haut, et le cadre C indique encore un contenu possible de bloc amovible pour cette autre configuration. De préférence, la conduite secondaire 20 peut être munie d'une vanne secondaire 23, dont les périodes de fermeture et d'ouverture sont 15 opposées à celles des vannes 2 et 3. Enfin, la figure 6 montre encore une autre configuration pour le système 100, qui est compatible avec l'invention et peut être particulièrement compacte. Pour raison de simplicité de cette figure, l'unité de contrôle 30 n'a pas été représentée à nouveau. Dans cette autre configuration, la conduite 20 secondaire d'écoulement d'air 20 est disposée à l'intérieur de la conduite principale d'écoulement d'air 10. Les éléments adsorbants de composés polluants 4a, 4b,... sont alors situés autour de la conduite secondaire 20, à l'intérieur de la conduite principale 10. De préférence, les deux conduites 10 et 20 peuvent être coaxiales. Conformément à l'invention, les unités de 25 production de plasma 22a, 22b,... sont encore situées dans la conduite secondaire 20. Par exemple, elles peuvent être disposées le long de l'axe longitudinal de celle-ci. Il est entendu que de nombreuses adaptations peuvent être introduites par rapport aux modes de réalisation de l'invention qui viennent d'être décrits, 30 tout en conservant certains au moins des avantages qui ont été mentionnés. Parmi ces adaptations possibles, les suivantes sont citées de façon non-limitative : 2972932 -16- - les positions des vannes 2 et 3 dans la conduite principale 10 peuvent être modifiées, notamment par rapport à l'unité de ventilation principale 1 et les filtres 6 et 7 ; - la vanne secondaire 23 peut être utilisée dans le mode de réalisation de 5 la figure 1 ; - les positions des filtres 6 et 7 dans la conduite principale 10 peuvent être modifiées, de même que l'un et/ou l'autre des filtres 6 et 7 peut être contenu dans le bloc amovible du troisième perfectionnement ; - le système 100 peut contenir simultanément plusieurs unités de 1 o production de plasma qui ont des configurations différentes ; et - l'utilisation des unités de motorisation 5a, 5b,..., l'utilisation du caloduc connecté aux éléments adsorbants 4a, 4b,..., ainsi que la conception d'un bloc amovible contenant les éléments adsorbants 4a, 4b,... et les unités de production de plasma 22a, 22b,... sont des 15 perfectionnements qui peuvent être mis en oeuvre indépendamment les uns des autres.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de traitement d'air (100) comprenant : - un conduite principale d'écoulement de l'air (10), s'étendant entre un orifice d'entrée (01) et un orifice de sortie (02) de l'air ; - un ensemble de ventilation agencé pour propulser l'air dans la conduite principale (10) entre l'orifice d'entrée (01) et l'orifice de sortie (02) ; - dans l'ordre à partir de l'orifice d'entrée (01) vers l'orifice de sortie (02) à l'intérieur de la conduite principale (10), en plus de l'ensemble de ventilation : une vanne d'entrée (2), un ensemble (4a, 4b,...) adsorbant 1 o de composés polluants susceptibles d'être présents dans l'air, et une vanne de sortie (3), les vannes d'entrée et de sortie étant adaptées pour isoler une partie de la conduite principale comprise entre les dites vannes par rapport aux orifices d'entrée et de sortie, et l'ensemble adsorbant étant perméable à l'air et disposé à travers la conduite 15 principale ; - une conduite secondaire d'écoulement d'air (20), raccordée à la conduite principale (10) entre la vanne d'entrée (2) et la vanne de sortie (3) en amont d'une partie au moins de l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...), et aussi raccordée à ladite conduite principale entre ladite 20 vanne d'entrée et ladite vanne de sortie en au moins un point (S) situé en aval de ladite partie au moins de l'ensemble adsorbant ; - au moins une unité de production de plasma (22a, 22b,...) adaptée pour produire des espèces actives capables de dégrader des composés polluants préalablement adsorbés dans ladite partie au moins de 25 l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) ; et - une unité de contrôle (30) pour commander pendant une durée d'activation du système (100), soit un fonctionnement de traitement d'air pendant lequel l'ensemble de ventilation est activé avec les vannes d'entrée (2) et de sortie (3) ouvertes pour propulser l'air dans la 30 conduite principale (10) à partir de l'orifice d'entrée (01) jusqu'à l'orifice 2972932 -18- de sortie (02), soit un fonctionnement de régénération pendant lequel les vannes d'entrée (2) et de sortie (3) sont fermées, et l'ensemble de ventilation est activé pour propulser l'air selon un circuit fermé constitué par la conduite principale (10) et la conduite secondaire (20), et chaque 5 unité de production de plasma (22a, 22b,...) est activée ; le système étant caractérisé en ce que ladite au moins une unité de production de plasma (22a, 22b,...) est disposée dans la conduite secondaire (20), et le système (100) est agencé pour que, pendant le fonctionnement de régénération, les espèces actives produites par chaque unité de production de plasma sont transportées par l'air jusqu'à l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) pour dégrader à l'intérieur dudit ensemble adsorbant une partie au moins des composés polluants adsorbés.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'ensemble de ventilation est agencé de sorte qu'à au moins un moment du fonctionnement de régénération, une partie au moins de l'air circulant dans la conduite secondaire (20) traverse ladite partie au moins de l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) dans la conduite principale (10) en sens inverse par rapport à l'écoulement d'air produit pendant le fonctionnement de traitement d'air.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'ensemble de ventilation comprend : - une unité de ventilation principale (1) disposée dans la conduite principale (10) entre l'orifice d'entrée (01) et l'orifice de sortie (02) ; et - une unité de ventilation secondaire (21) disposée dans la conduite secondaire (20) ; et l'unité de contrôle (30) est adaptée pour activer l'unité de ventilation principale (1) pendant le fonctionnement de traitement d'air, et pour activer l'unité de ventilation secondaire (21) pendant le fonctionnement de régénération.
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la conduite secondaire (20) est raccordée en sortie latéralement à la 2972932 -19- conduite principale (10), et le système (100) comprend en outre au moins une unité de motorisation (5a, 5b,...) agencée pour entraîner en rotation une partie au moins de l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) autour d'un axe parallèle à ladite conduite principale. 5
5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la conduite secondaire d'écoulement d'air (20) est disposée à l'intérieur de la conduite principale d'écoulement d'air (10), et les éléments adsorbants de composés polluants (4a, 4b,...) sont situés autour de ladite conduite secondaire à l'intérieur de ladite conduite principale (10). 10
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) s'étend le long d'un segment de longueur de la conduite principale (10), et dans lequel la conduite secondaire (20) est raccordée en sortie à la conduite principale en plusieurs points de raccord (S) séparés et situés dans ledit segment de longueur de la conduite 15 principale ou à une extrémité aval dudit segment de longueur de la conduite principale.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) comprend plusieurs éléments adsorbants disposés successivement dans la conduite principale (10), et dans lequel la conduite secondaire (20) est 20 raccordée en sortie à la conduite principale en au moins un point de raccord (S) situé entre deux des éléments adsorbants successifs.
8. Système selon la revendication 6, dans lequel l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...) comprend au moins un élément adsorbant remplissant un segment de longueur de la conduite principale (10), et dans lequel la conduite 25 secondaire (20) est raccordée en sortie à ladite conduite principale en au moins un point de raccord (S) situé à l'intérieur de ce segment de longueur.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un segment de la conduite principale (10) comprenant l'ensemble adsorbant (4a-4d), et un segment au moins de la conduite secondaire (20) 2972932 - 20 - comprenant l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) sont contenus dans un bloc amovible (C) inséré entre les orifices d'entrée (01) et de sortie (02).
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) est située dans la 5 conduite secondaire (20) à proximité d'un raccord de sortie (S) de ladite conduite secondaire à la conduite principale (10).
11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) comprend un système de décharge à barrière diélectrique. 10
12. Système selon la revendication 11, dans lequel l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) comprend : - un cylindre creux de matériau diélectrique ; - une première électrode (221a) disposée sur une surface externe du cylindre ; 15 - une seconde électrode (222a) disposée sur une surface interne du cylindre, et formée d'une pluralité de segments d'électrode séparés entre eux par des portions d'isolation (223a), lesdites portions d'isolation étant situées radialement au droit de parties de la première électrode (221 a) ; et 20 - une unité d'alimentation électrique à haute tension (224), connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une décharge électrique sur la surface interne du cylindre le long des portions d'isolation (223a), pendant le fonctionnement de régénération ; le cylindre creux formant une partie de la conduite secondaire (20), de sorte 25 que l'air passe à l'intérieur dudit cylindre en contact avec les portions d'isolation (223a) pendant ledit fonctionnement de régénération.
13. Système selon la revendication 11, dans lequel l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) comprend : - une première électrode allongée (221 b) ; 2972932 - 21 - - une gaine (223b) de matériau diélectrique disposée autour de et coaxialement avec la première électrode (221 b) ; - un conducteur électrique filaire (222b) enroulé sur une surface externe de la gaine (223b), avec des spires écartées entre elles et formant une 5 seconde électrode ; et - une unité d'alimentation électrique à haute tension (224), connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une décharge électrique le long de la surface externe de la gaine (223b) entre les spires du conducteur électrique filaire (222b), pendant le 1 o fonctionnement de régénération ; ladite unité de production de plasma (224) étant disposée à l'intérieur de la conduite secondaire (20), de sorte que l'air passe autour de la gaine (223b) en contact avec la surface externe de ladite gaine entre les spires pendant ledit fonctionnement de régénération. 15
14. Système selon la revendication 11, dans lequel l'unité de production de plasma (22a, 22b,...) comprend : - un cylindre creux de matériau diélectrique ; - une première électrode (222c) disposée à l'intérieur du cylindre, et formée d'un ensemble poreux de fibres conductrices ; 20 - une seconde électrode (221c) disposée sur une surface externe du cylindre, et formée d'une pluralité de segments d'électrode séparés entre eux par des portions d'isolation (223c), lesdites portions d'isolation étant situées radialement au droit de parties de la première électrode (222c) ; et 25 - une unité d'alimentation électrique à haute tension (224), connectée aux première et seconde électrodes de façon à produire une décharge électrique sur la surface interne du cylindre radialement au droit des portions d'isolation (223c), pendant le fonctionnement de régénération ; le cylindre creux formant une partie de la conduite secondaire (20), de sorte 30 que l'air passe à l'intérieur dudit cylindre, à travers l'ensemble poreux de fibres 2972932 - 22 - conductrices et en contact avec ledit cylindre au droit des portions d'isolation (223c) pendant ledit fonctionnement de régénération.
15. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un filtre particulaire (6) disposé dans la conduite 5 principale (10), entre l'orifice d'entrée (01) et la vanne d'entrée (2).
16. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un filtre à base de charbon actif (7) disposé dans la conduite principale (10), entre la vanne de sortie (3) et l'orifice de sortie (02).
17. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 1 o comprenant en outre au moins un caloduc connecté thermiquement d'un côté à l'ensemble adsorbant (4a, 4b,...), et destiné à être connecté thermiquement d'un autre côté à un système de chauffage, afin de transférer de la chaleur à partir du système de chauffage à l'ensemble adsorbant pendant le fonctionnement de régénération. 15
18. Procédé de purification d'air contenu dans un volume intérieur de bâtiment, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - installer un système de traitement d'air (100) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, avec au moins l'orifice de sortie (02) de la conduite principale (10) en communication avec ledit 20 volume intérieur ; et - activer le système de traitement d'air en commandant alternativement des fonctionnements de traitement d'air et de régénération.
19. Procédé selon la revendication 18, suivant lequel le système de traitement d'air (100) est installé dans le volume intérieur du bâtiment avec les 25 orifices d'entrée (01) et de sortie (02) de la conduite principale (10) simultanément en communication avec ledit volume intérieur.
20. Procédé selon la revendication 18, suivant lequel le système de traitement d'air (100) est installé dans un segment de circuit d'admission d'air 2972932 - 23 - d'un équipement de ventilation mécanique contrôlée alimentant en air le volume intérieur du bâtiment.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, suivant lequel le système de traitement d'air (100) est conforme à la revendication 17, 5 et suivant lequel le caloduc est connecté sur ledit autre côté à un système de chauffage ambiant de l'intérieur du bâtiment.