FR2487959A2 - Heater using geothermal and solar heat - has solar collectors to heat underground back-up reservoir - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un perfectionnement au brevet principal Ne 78 12 262 dans lequel il est décrit un procédé cyclique d'échanges thermiques entre un circuit-de distribution de chaleur (par exemple une installation de chauffage domestique ou industriel) et un circuit de récupération de chaleur (par exemple incorporant des panneaux solaires) au moyen d'un circuit d'échanges thermiques couplé à la fois auxcircuits de distribution de récupération de chaleur et à une nappe géothermique naturelle tiède. The present invention relates to an improvement to main patent Ne 78 12 262 in which there is described a cyclic process of heat exchanges between a heat distribution circuit (for example a domestic or industrial heating installation) and a heat recovery circuit. heat (for example incorporating solar panels) by means of a heat exchange circuit coupled both to the heat recovery distribution circuits and to a lukewarm natural geothermal layer.
Dans ce procédé, on prélève dans la nappe, au cours d'une partie d'un cycle annuel, une quantité d'énergie calorifique correspondant à un abaissement de température de la nappe au plus égal à quelques degrés par rapport à la température d'équilibre de la nappe, et l'on réinfecte dans la nappe par le circuit de récupération de chialeur, au cours du meme cycle annuel, sensiblement la meme quantité d'énergie de telle sorte qu'à la fin du cycle la température soit revenue sensiblement à sa valeur initiale au début du cycle.La température d'équilibre naturel de la nappe géothermique tiède est de préférence d'environ 3OOo
La présente invention.propose de perfectionner le procédé cyclique d'échanges thermiques en divisant le cycle annuel d'échange non pas en deux saisons qui permettraient de récupérer de la chaleur solaire pendant l'été pour l'injecter dans la nappe géothermique et la prélever à nouveau en hiver, mais en trois saisons qui sont respectivement
- une saison chaude pendant laquelle le circuit de récupération de chaleur fournit à la nappe géothermique de l'énergie à stocker
- une ou deux saisons intermédiaires pendant lesquelles aucune énergie n'est fournie à la nappe géothermique mais pendant laquelle le circuit de récupération de chaleur (panneaux solaires) est couplé directement aux circuits de distriVution de chaleur pour assurer le chauffage
- une saison froide pendant laquelle le circuit de- récupération de chaleur est couplé directement au circuit de distribution de chaleur, en meme temps qu'on prélève dans la nappe géothermique énergie stockée pour la transférer également dans le circuit de distribution.In this process, a quantity of heat energy is taken from the water table, during part of an annual cycle, corresponding to a reduction in the temperature of the water table at most equal to a few degrees relative to the temperature of equilibrium of the water table, and it is reinfected in the water table by the whining recovery circuit, during the same annual cycle, substantially the same amount of energy so that at the end of the cycle the temperature has returned substantially at its initial value at the start of the cycle. The natural equilibrium temperature of the warm geothermal layer is preferably around 3OOo
The present invention proposes to perfect the cyclic process of heat exchanges by dividing the annual cycle of exchange not in two seasons which would make it possible to recover solar heat during the summer to inject it into the geothermal layer and take it again in winter, but in three seasons which are respectively
- a hot season during which the heat recovery circuit supplies the geothermal aquifer with energy to be stored
- one or two intermediate seasons during which no energy is supplied to the geothermal aquifer but during which the heat recovery circuit (solar panels) is directly coupled to the heat distribution circuits to provide heating
- a cold season during which the heat recovery circuit is directly coupled to the heat distribution circuit, at the same time as it takes from the geothermal pool stored energy to transfer it also into the distribution circuit.
On prévoit de préférence que la chaleur est prélevée et apportée dans la nappe géothermique par l'intermédiaire d'une installation à deux puits avec circulation de l'eau de la nappe entre ces dieux puits, dans un sens ou dans l'autre selon que de la chaleur est apportée ou prélevée dans la nappe. It is preferably provided that the heat is removed and brought into the geothermal layer by means of a two-well installation with circulation of the water of the layer between these gods well, in one direction or the other depending on whether heat is brought in or taken from the tablecloth.
Pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente addition, on prévoit une installation comportant
- une installation de captation d'énergie solaire, et ou de récupération d'énergie athermique,
- une installation de captation d'eau de la nappe géothermique naturelle tiède,
- une installation de distribution de chaleur,
- un circuit intermédiaire de transport de chaleur entre ces installations,
- un premier échangeur thermique entre l'installation de captation d'eau géothermale et le circuit intermédiaire,
- un deuxième échangeur de chaleur entre le circuit intermédiaire et le circuit de distribution de chaleur,
- un troisième échangeur de chaleur également entre le circuit intermédiaire et le circuit de distribution de chaleur, ce troisième échangeur étant situé dans une portion du circuit intermédiaire passant dans l'installation de captation d'énergie
et pouvant être isolée du reste du circuit intermédiaire,
- un ensemble de vannes 8 trois voies dans le circuit intermédiaire, capable
a) de faire passer l'eau du circuit intermédiaire dans le deuxième échangeur de chaleur ou de lui permettre de court-circuiter cet échangeur selon la saison en cours de l'année,
b) de coupler l'installation de captation d'énergie soit au troisième échangeur de chaleur intermédiaire, soit au circuit intermédiaire en court-circuitant le troisième échangeur de chaleur, selon la saison de l'année. For the implementation of the method according to this addition, an installation is provided comprising
- an installation for capturing solar energy, and for recovering athermal energy,
- an installation for capturing water from the warm natural geothermal aquifer,
- a heat distribution installation,
- an intermediate heat transport circuit between these installations,
- a first heat exchanger between the geothermal water collection installation and the intermediate circuit,
- a second heat exchanger between the intermediate circuit and the heat distribution circuit,
a third heat exchanger also between the intermediate circuit and the heat distribution circuit, this third exchanger being located in a portion of the intermediate circuit passing through the energy capture installation
and can be isolated from the rest of the intermediate circuit,
- a set of three-way valves 8 in the intermediate circuit, capable
a) passing the water from the intermediate circuit through the second heat exchanger or allowing it to short-circuit this exchanger according to the season during the year,
b) to couple the energy capture installation either to the third intermediate heat exchanger or to the intermediate circuit by short-circuiting the third heat exchanger, depending on the season of the year.
Il est de préférence prévu également un ensemble de conduits et de vannes à trois voies pour inverser le sens de circulation de l'eau intermédiaire dans le premier échangeur de chaleur. There is preferably also a set of conduits and three-way valves for reversing the direction of circulation of the intermediate water in the first heat exchanger.
Etant donné la température de la nappe géothermique, il est souhaitable de prévoir une pompe à chaleur, incorporée au circuit intermédiaire, pour prélever de la chaleur dans celui-ci et la transférer dans le circuit de distribution, des vannes à trois voies étant prévues pour connecter cette pompe à chaleur dans le circuit intermédiaire ou la courtcircuiter en dehors de la saison froide. Given the temperature of the geothermal layer, it is desirable to provide a heat pump, incorporated in the intermediate circuit, to take heat from it and transfer it to the distribution circuit, three-way valves being provided for connect this heat pump to the intermediate circuit or short-circuit it outside the cold season.
Bien entendu, d'autres sources de récupération de chaleur peuvent être prévues et reliées, par l'intermédiaire d'échangeurs de chaleur appropriés, au circuit de distribution de chaleur pour lui apporter une quantité de chaleur supplémentaire. Ces sources supplémentaires peuvent par exemple récupérer de la chaleur sur les moteurs thermiques. Of course, other sources of heat recovery can be provided and connected, via appropriate heat exchangers, to the heat distribution circuit to provide it with an additional quantity of heat. These additional sources can, for example, recover heat from heat engines.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 représente une réalisation d'installation d'échanges thermiques selon l'invention, les vannes étant commandées pour réaliser un circuit correspondant à la saison chaude
- la figure 2 représente la meme installation, avec les vannes commandées de manière appropriée pour les saisons intermédiaires
- la figure 3 représente l'installation avec les vannes commandées pour la saison froide.Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows and which is given with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1 shows an embodiment of a heat exchange installation according to the invention, the valves being controlled to produce a circuit corresponding to the hot season
- Figure 2 shows the same installation, with the valves controlled appropriately for the intermediate seasons
- Figure 3 shows the installation with the valves ordered for the cold season.
Pour la commodité de la présente description, nous avons supposé que l'installation de captation d lé- nergie ne comporte que des panneaux solaires. Elle peut bien entendu, comporter également d'autres sources de cat-tation, par exemple récupération thermique sur une usine d'incinération d'ordure ménagères. For the convenience of the present description, we have assumed that the energy capture installation only comprises solar panels. It can of course also include other sources of cat-tion, for example heat recovery from a household waste incineration plant.
A la figure 1, on peut voir que l'installation d'echanges thermiques selon l'invention comporte un échangeur de chaleur El couplé d'une part à un circuit géothermique 10 et d'autre part à un circuit intermédiaire de transfert de chaleur 12. In FIG. 1, it can be seen that the installation of thermal exchanges according to the invention comprises a heat exchanger El coupled on the one hand to a geothermal circuit 10 and on the other hand to an intermediate heat transfer circuit 12 .
Le circuit géothermique 10 comporte deux puits, respectivement un puits froid et un puits chaud plongeant dans une nappe géothermique naturelle tiède 14 à la température d'équilibre naturel d'environ 300C, ces puits pouvant être creusés à une profondeur d'environ 500 à 800 mètres par exemple dans une plaine telle que le bassin parisioeipour trouver des nappes géothermiques à cette température d'équilibre naturel. The geothermal circuit 10 comprises two wells, respectively a cold well and a hot well immersed in a warm natural geothermal sheet 14 at the natural equilibrium temperature of around 300C, these wells being able to be dug to a depth of about 500 to 800 meters for example in a plain such as the Parisian basin to find geothermal layers at this natural equilibrium temperature.
Par une pompe 16, on peut faire circuler l'eau de la nappe d'un puits à l'autre, en la faisant passer à travers l'échangeur El en circuit fermé de manière qu'il n'y itpas de communication entre le circuit géothermique 10 et le circuit intermédiaire 12 pour éviter toute contamination de l'eau de la nappe naturelle. By a pump 16, it is possible to circulate the water of the water table from one well to the other, by passing it through the exchanger El in a closed circuit so that there is no communication between the geothermal circuit 10 and the intermediate circuit 12 to avoid any contamination of the water of the natural aquifer.
On prévoit que la pompe 16 est réversible, ou qu'un système de vanne est prévu pour inverser le sens de circulation de l'eau dans le circuit géothermique 10 afin que pendant l'été on fasse monter l'eau du puits froid en la faisant redescendre vers le puits chaud, et qu'au contraire en hiver on fasse monter l'eau du puits chaud en la faisant revenir vers le puits froid.It is expected that the pump 16 is reversible, or that a valve system is provided to reverse the direction of circulation of the water in the geothermal circuit 10 so that during the summer the water from the cold well is raised by the causing it to descend to the hot well, and on the contrary in winter, the water is raised from the hot well by making it return to the cold well.
Le circuit intermédiaire 12 comporte une pompe 18 pour faire circuler de l'eau ou un fluide de transfert de chaleur dans les conduits qui composent ce circuit ; il comporte aussi un certain nombre de vannes à trois voies qu'on décrira plus en détail ci-après pour faire passer l'eau du circuit intermédiaire à volonté dans certains des conduits ou des éléments qui composent le circuit 12. The intermediate circuit 12 comprises a pump 18 for circulating water or a heat transfer fluid in the conduits which make up this circuit; it also includes a certain number of three-way valves which will be described in more detail below in order to pass the water from the intermediate circuit at will through some of the conduits or elements which make up the circuit 12.
Le circuit 12 passe à travers l'échangeur de chaleur El déjà mentionné, en restant isolé,du point de vue de la circulation de fluide, de la partie d'échangeurs El parcourue par le circuit géothermique 10. The circuit 12 passes through the heat exchanger El already mentioned, while remaining isolated, from the point of view of the circulation of fluid, from the part of exchangers El traversed by the geothermal circuit 10.
Le circuit intermédiaire 12 passe également dans un ensemble de panneau7 solaires 20, ainsi que dans un échangeur de chaleur E2, un échangeur de chaleur E3, et une pompe à chaleur PO. Chacun de ces trois derniers éléments, E2, E3 et PC est relié d'autre part à un circuit de distribution de chaleur 22 où la chaleur prélevée dans le circuit intermédiaire 12 peut titre utilisée, par exemple en vue d'un chauffage domestique ou industriel. The intermediate circuit 12 also passes through a set of solar panels 7, as well as into a heat exchanger E2, a heat exchanger E3, and a heat pump PO. Each of these last three elements, E2, E3 and PC is connected on the other hand to a heat distribution circuit 22 where the heat taken from the intermediate circuit 12 can be used, for example for domestic or industrial heating .
Bien entendu, chacun d s éléments E2, E3 et PC comportent deux parties reliées thermiquement mais isolées du point de vue de la circulation de fluide de transport de chaleur, ces parties étant respectivement connectées dans le circuit intermédiaire 12 et dans le circuit de distribution de chaleur 22. Of course, each of the elements E2, E3 and PC have two parts thermally connected but insulated from the point of view of the circulation of heat transport fluid, these parts being respectively connected in the intermediate circuit 12 and in the heat distribution circuit. 22.
On notera encore qu'on a prévu dans le circuit de distribution de chaleur 22 une pompe 24 de circulation de fluide et éventuellement un ou plusieurs échangeurs de chaleur supplémentaires E4 servant à apporter au circuit de distribution de chaleur de l'énergie supplémentaire prélevée sur diverses sources de récupération ; il peut s'agir d'une énergie récupérée dans une brûlerie de déchets par exemple ou une énergie récupérée sur les moteurs thermiques de l'installation. It will also be noted that there is provided in the heat distribution circuit 22 a fluid circulation pump 24 and possibly one or more additional heat exchangers E4 serving to supply the heat distribution circuit with additional energy taken from various sources of recovery; it can be energy recovered in a waste burner for example or energy recovered from the thermal engines of the installation.
Etant donné que le circuit intermédiaire 12 peut, notamment en saison froide comporter deux parties de circuit isolées l'une de l'autre par des vannes fermées de manière appropriée, à savoir une partie traversant l'échangeur El et l'échangeur E2, et une autre partie traversant les panneaux solaires et l'échangeur
E3, on prévoit en plus de la pompe 18 une deuxième pompe de circulation 26 placée dans les conduits reliant les panneaux solaires 20 à ltéchangeur E3, ce qui permet d'assurer une circulation de fluide indépendante entre ces deux éléments.Given that the intermediate circuit 12 may, in particular in the cold season, comprise two parts of the circuit insulated from each other by suitably closed valves, namely a part passing through the exchanger El and the exchanger E2, and another part passing through the solar panels and the exchanger
E3, there is provided in addition to the pump 18 a second circulation pump 26 placed in the conduits connecting the solar panels 20 to the exchanger E3, which makes it possible to ensure independent fluid circulation between these two elements.
Lds vannes à trois voies placées dans le circuit intermédiaire 12 sont disposées de la manière suivante:
Deux vannes, respectivement 28 et 30, sont placées à l'entrée des conduits traversant les panneaux solaires 20. Ces vannes à trois voies sont disposées de maniète à permettre de relier ces conduits d'entrée soit à l'édhangeur E3 pour assurer une circulation de fluide exclusivement. entre les panneaux solaires et l'échangeur E3, par l'intermédiaire de la pompe 26, soit au reste du circuit intermédiaire 12, c'est--àdire plus précisément à deux vannes à trois voies 32 et 34 reliées d'autre part directement l'une à l'autre et qui ont pour fonction soit d'autoriser la circulation du fluide du circuit intermédiaire dans les panneaux solaires 20 (l'échangeur E3 étant d'ailleurs à ce moment là mis hors circuit par les vannes 28 et 30), soit de court-circuiter complbtemene(par l'ouverture de la connexion directe entre les vannes 32 et 34, le circuit des panneaux solaires 20 et de l'échangeur E3.The three-way valves placed in the intermediate circuit 12 are arranged as follows:
Two valves, respectively 28 and 30, are placed at the inlet of the conduits passing through the solar panels 20. These three-way valves are arranged in such a way as to allow these inlet conduits to be connected either to the exchanger E3 to ensure circulation fluid only. between the solar panels and the exchanger E3, via the pump 26, or to the rest of the intermediate circuit 12, that is to say more precisely to two three-way valves 32 and 34 connected on the other hand directly to each other and which have the function either of authorizing the circulation of the fluid of the intermediate circuit in the solar panels 20 (the exchanger E3 being, moreover, at this time deactivated by the valves 28 and 30 ), or to short-circuit complbtemene (by opening the direct connection between the valves 32 and 34, the circuit of the solar panels 20 and of the exchanger E3.
Une vanne à trois voies 36 est incorporée à la partie principale du circuit intermédiaire 12 pour que ce circuit puisse soit passer à travers l'éch;n- geur E2, soit le court-circuiter complètement. De même, une vanne à trois voies 38, ou deux vannes 38 placées à chaque extrémité de la pompe à chaleur PC permettent que le circuit intermédiaire 12 passe à travers la pompe à chaleur ou la court-circuite complètement. A three-way valve 36 is incorporated in the main part of the intermediate circuit 12 so that this circuit can either pass through the choke; chip E2, or short-circuit it completely. Similarly, a three-way valve 38, or two valves 38 placed at each end of the heat pump PC allow the intermediate circuit 12 to pass through the heat pump or short-circuit it completely.
Enfin, un ensemble de conduits croisés, avec trois vannes à trois voies 40, 42 et 44, placés à l'entrée de l'échangeur El, dans le circuit intermédiaire 12, permettent d'inverser le sens de circulation de fluide à l'intérieur de l'échangeur El sans inverser le sens de circulation générale dans le circuit intermédiaire 12. Finally, a set of crossed conduits, with three three-way valves 40, 42 and 44, placed at the inlet of the exchanger El, in the intermediate circuit 12, make it possible to reverse the direction of circulation of fluid at the inside the exchanger El without reversing the general direction of circulation in the intermediate circuit 12.
Aux figures 1, 2 et 3, on a représenté respectivement l'état du circuit en saison chaude, en saison intermédiaire et en saison froide pour réaliser le procédé cyclique annuel selon la présente invention. In FIGS. 1, 2 and 3, the state of the circuit in the hot season, in the intermediate season and in the cold season is shown respectively to carry out the annual cyclic process according to the present invention.
Dans ces trois figures, on a représenté en pointillé les connexions qui ne sont pas parcourues par une circulation de fluide compte tenu du sens de connexion des vannes à trois voies et de l'arrêt ou de la marche des pompes de circulation.In these three figures, there is shown in dotted lines the connections which are not traversed by a circulation of fluid taking into account the direction of connection of the three-way valves and the stopping or running of the circulation pumps.
En saison chaude, aucun chauffage est nécessaire et le circuit de distribution de chaleur 22 est arrêté, ainsi que la pompe 24. Les vannes à trois voies 28 et 30 sont tournées de manière à fermer la circulation de fluide entre les panneaux solaires 20 et l'échangeur de chaleur E3, la pompe 26 étant arrêtée. Ces vannes sont par ailleurs ouvertes de manière à relier les panneaux solaires 20 au mste du circuit intermédiaire 12. Les vannes 32 et 34 sont donc alors tournées de manière à ne pas court-circuiter bien entendu le circuit des panneaux solaires mais au contraire à insérer le circuit des panneaux solaires dans le reste du circuit intermédiaire. In the hot season, no heating is necessary and the heat distribution circuit 22 is stopped, as well as the pump 24. The three-way valves 28 and 30 are turned so as to close the circulation of fluid between the solar panels 20 and l heat exchanger E3, the pump 26 being stopped. These valves are also open so as to connect the solar panels 20 to the mste of the intermediate circuit 12. The valves 32 and 34 are therefore then rotated so as not to short-circuit of course the circuit of the solar panels but on the contrary to insert the solar panel circuit in the rest of the intermediate circuit.
Les vannes 36 et 38 court-circuitent l'échangeur de chaleur E2 et la pompe à chaleur PC étant donné qu'il n'y a pas besoin de prélever de l'énergie dans le circuit intermédiaire 12 pour l'utiliser. The valves 36 and 38 short-circuit the heat exchanger E2 and the heat pump PC since there is no need to draw energy from the intermediate circuit 12 to use it.
La pompe 16 du circuit géothermique 10 prélève de l'eau dans le puits froid pour la réinjecter dans le puits chaud après avoir traversé l'échangeur de chaleur El, la circulation de fluide se faisant dans le sens 1 de la figure 1. les vannes 40, 42 et 44 d'inversion de circulation dans l'échangeur El sont tournées de manière à faire circuler le fluide dans l'échangeur El dans le sens le plus favorable à un échange de chaleur entre le circuit intermédiaire 12 et le circuit géothermique 10 compte tenz de ce que le sens de circulation dane le circuit géothermique 10 est imposé du puits froid vers le puits chaud.Dans l'état du circuit représenté à la figure 1 et fonctionnant en saison chaude, les panneaux solaires reçoivent l'énergie solaire et la transfèrent par l'intermédiaire de l'é- changeur de chaleur E7 vers le puits chaud de la nappe géothermique naturelle qui s'échauffe donc pendant la saison chaude. The pump 16 of the geothermal circuit 10 takes water from the cold well to reinject it into the hot well after having passed through the heat exchanger El, the circulation of fluid taking place in direction 1 of FIG. 1. the valves 40, 42 and 44 of reverse flow in the exchanger El are rotated so as to circulate the fluid in the exchanger El in the direction most favorable to a heat exchange between the intermediate circuit 12 and the geothermal circuit 10 take into account that the direction of circulation in the geothermal circuit 10 is imposed from the cold well to the hot well. In the state of the circuit represented in FIG. 1 and operating in hot season, the solar panels receive solar energy and transfer it via the heat exchanger E7 to the hot well of the natural geothermal layer which therefore heats up during the hot season.
La deuxième phase du cycle se situe pendant une saison intermédiaire où on peut avoir besoin partiellement de chauffage. Par conséquent, le circuit de distribution de chaleur 22 est remis en fonctionnement, la pompe 24 étant mise en marche. Dans cette -phase de procédé, on ne prélève ni n'apporte de chaleur à la nappe géothermique naturelle. le circuit géothermique 10 est donc mis hors service, la pompe 16 étant arrêtée. The second phase of the cycle takes place during an intermediate season when you may need partial heating. Consequently, the heat distribution circuit 22 is put back into operation, the pump 24 being started. In this process phase, neither heat is taken nor supplied to the natural geothermal layer. the geothermal circuit 10 is therefore put out of service, the pump 16 being stopped.
La partie principale du circuit intermédiaire, c'esteà- dire celle qui traverse les échangeurs de chaleur 31,
E2 et la pompe à chaleur PC est arrêtée simplement en arrêtant la pompe de circulation 18 et en tournant les vannes 28 et 30 de manière à effectuer- une circulation isolée de fluide entre les panneaux solaires 20 et l'échangeur de chaleur E3. Dans ces conditions, les panneaux solaires transfèridirectement leur énergie au circuit de distribution de chaleur 22 pour servir au chauffage pendant la saison intermédiaire, sans qu'il soit besoin de prélever une énergie dans la nappe géothermique naturelle.Bien entendu ltéchangeur de chaleur E4 peut également être mis en service compte tenu des sources auxiliaires de chaleur dont on peut disposer et dans la mesure ou on en a besoin.The main part of the intermediate circuit, that is to say that which passes through the heat exchangers 31,
E2 and the heat pump PC is stopped simply by stopping the circulation pump 18 and by turning the valves 28 and 30 so as to effect an isolated circulation of fluid between the solar panels 20 and the heat exchanger E3. Under these conditions, the solar panels transfer their energy directly to the heat distribution circuit 22 to be used for heating during the intermediate season, without it being necessary to draw energy from the natural geothermal layer. Of course the heat exchanger E4 can also be put into service taking into account the auxiliary heat sources that are available and to the extent that they are needed.
Pendant toute cette saison intermédiaire, l"é- nergie stockée dans la nappe géothermique naturelle reste donc constante. Throughout this intermediate season, the energy stored in the natural geothermal aquifer therefore remains constant.
Pendant la saison froide, on ne modifie pas par rapport à la saison intermédiaire, l'orientation de connexion des vannes 28 et 30 qui continuent à isoler le panneau solaire et l'échangeur E3 de la partie principale du circuit intermédiaire 12. Les vannes 32 et 34 sont tournées de manière que la partie principale du circuit intermédiaire 12 court-circuite le circuit des panneaux solaires. Les vannes 36 et 38 sont connectées de manière à mettre en service l'échangeur de chaleur E2 et/ou la pompe à chaleur PC.Quant aux vannes 40, 42 et 44, elles sont tournées de manière à inverseur, par rapport à la figure 1 (saison chaude) le sens de circulation dans l'échangeur El. En effet, pendant la saison froide, le sens de circulation dans le circuit géothermique 10 est également inversé (sens 2 sur la figure 3) de manière que l'eau de la nappe soit prélevée du puits chaud et réinjectée dans le puits froid contrairement à ce qui se passait en saison chaude. During the cold season, the connection orientation of the valves 28 and 30 which continue to isolate the solar panel and the exchanger E3 from the main part of the intermediate circuit 12 is not changed with respect to the intermediate season. The valves 32 and 34 are rotated so that the main part of the intermediate circuit 12 short-circuits the circuit of the solar panels. Valves 36 and 38 are connected so as to commission the heat exchanger E2 and / or the heat pump PC. As for valves 40, 42 and 44, they are turned in an inverter manner, with respect to the figure. 1 (hot season) the direction of circulation in the exchanger El. In fact, during the cold season, the direction of circulation in the geothermal circuit 10 is also reversed (direction 2 in FIG. 3) so that the water from the tablecloth is taken from the hot well and reinjected into the cold well, unlike what happened in the hot season.
L'échangeur E4est également en service si on en a besoin. The E4 heat exchanger is also in service if needed.
Dans ces conditions, en saison froide, d'une part l'énergie solaire est directement utilisée dans le circuit de distribution de chaleur, d'autre part on prélève de la chaleur dans la nappe géothermique naturelle et on la transfère de la manière la plus favorable dans le circuit de distribution de chaleur par l'inter mediaire d'abord de l'échangeur El, puis de l'échangeur
E2 et de la pompe de chaleur PC, ceci totalement indépendamment de la chaleur provenant des panneaux solaires.Under these conditions, in the cold season, on the one hand, solar energy is directly used in the heat distribution circuit, on the other hand, we take heat from the natural geothermal layer and transfer it in the most efficient way. favorable in the heat distribution circuit via first the exchanger El, then the exchanger
E2 and the PC heat pump, this completely independent of the heat coming from the solar panels.
On notera que la présence d'un puits froid et d'un puits chaud séparés par une certaine distance dans la nappe géothermique permet de mieux utiliser les niveaux de température créés dans la nappe selon qu'on injecte de la chaleur ou qu'on en prélève, en améliorant le rendement des pompes à chaleur (température plus élevée de l'eau géothermique provenant du puits chaud pendant la saison froide) et de la captation d'énergie solaire (température plus basse provenant du puits froid pendant la saison chaude). Note that the presence of a cold well and a hot well separated by a certain distance in the geothermal layer allows better use of the temperature levels created in the layer depending on whether heat is injected or samples, by improving the efficiency of heat pumps (higher temperature of geothermal water from the hot well during the cold season) and solar energy collection (lower temperature from the cold well during the hot season).
Parmi les avantages que l'on peut citer encore pour l'invention, on remarquera que l'installation de captation d'eau de la nappe géothermique naturelle tiède ne fonctionne pas toute 1'année, mais seulement quand la chaleur est apportée par les panneaux solaires en quantité suffisante; il en résulte une économie notable sur l'énergie de pompe nécessaire pour assurer la circulation d'eau de la nappe d'un puits vers ltautre compte tenu de la profondeur élevée de ces puits. Among the advantages which can still be cited for the invention, it will be noted that the installation for capturing water from the warm natural geothermal layer does not operate all year round, but only when the heat is provided by the panels. sufficient solar energy; this results in a significant saving on the pump energy necessary to ensure the circulation of water from the well of one well to the other taking into account the high depth of these wells.
D'autre part, l'installation de captation d'énergie solaire fonctionne en hiver. à plus bas niveau de température car elle est isolée du reste du circuit intermédiaire. Ce plus bas niveau de température entratne un meilleur rendement des panneaux solaires. On the other hand, the solar energy collection system operates in winter. at a lower temperature level because it is isolated from the rest of the intermediate circuit. This lower temperature level results in better efficiency of the solar panels.
Enfin, une partie de l'énergie athermique, à savoir celle qui provient des panneaux solaires, en hiver ou en saison intermédiaire, est transférée directement et non pas à travers le circuit intermé diaire vers le circuit de distribution de chaleur, ce qui amène un plus faible dimensionnement de l'installation de transfert thermique et en particulier des pompes à chaleur. Finally, part of the athermal energy, namely that which comes from solar panels, in winter or in the intermediate season, is transferred directly and not through the intermediate circuit to the heat distribution circuit, which leads to a smaller dimensioning of the heat transfer installation and in particular of heat pumps.
On peut préciser que dans les régions tempérées du centre de la France la saison chaude peut durer cinq mois, la saison froide également, et les saisons intermédiaires environ deux mois au total. It can be specified that in the temperate regions of central France the hot season can last five months, the cold season also, and the intermediate seasons about two months in total.
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