FR2495741A2 - Seasonal storage of solar heat - has central heat exchanger surrounded by peripheral heat exchanger set in ground underneath building basement - Google Patents

Seasonal storage of solar heat - has central heat exchanger surrounded by peripheral heat exchanger set in ground underneath building basement Download PDF

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Abstract

The solar heat storage system consists of a room (2) in the basement of the building (1) housing the equipment below which is a heat storage reservoir (3) which is enclosed by a high conductivity casing (4). The central heat exchanger has a series of holes (5) having double walled fuses within ensuring a flow and return water circuit. A series of peripheral drillings (6) surround the storage area and form a second heat exchanger connected to the storage reservoir by a common flow and return line. Solar heat is stored in the reservoir and surrounding earth in the summer and extracted as required in the winter.

Description

Le brevet déposé sous le numéro 79 118 14 le 4 Mai 1979 décrit le principe d'un système de stockage de chaleur dans le sol,utilisant le sol naturel comme support de la chaleur stockée,et destiné à alimenter, au moins partiellement,le chauffage d'un immeuble.La revendication 1 pose les principes du stockage
- réalisé principalement sous l'immeuble intéressé,
- sans calorifuge délimitant la zône de stockage,
- obtenu grace à la réalisation d'un champ thermique décroissant du centre vers la périphérie,et du centre vers le bas et le haut,
- réalisé par l'intermédiaire de deux réseaux de surfaces de chauf- fe,l'un central et l'autre périphérique,
- avec stockage de la chaleur en été,par l'intermédiaire des surfaces centrales d'échange parcourues par un fluide dont la température est comprise entre 20 et 700,
- et déstockage de la chaleur en hiver obtenu essentiellement grt- ce aux surfaces d'échange périphériques, parcourues par un fluide dont la température est comprise entre -10 et +15 ,le mot essentiellement sous-entendant l'utilisation éventuelle des surfaces centrales.The patent filed under number 79 118 14 on May 4, 1979 describes the principle of a heat storage system in the ground, using natural soil as a carrier of the stored heat, and intended to supply, at least partially, the heating Claim 1 lays down the principles of storage
- mainly carried out under the building concerned,
- without insulation delimiting the storage area,
- obtained thanks to the realization of a decreasing thermal field from the center to the periphery, and from the center down and up,
- produced by means of two networks of heating surfaces, one central and the other peripheral,
- with heat storage in summer, via the central exchange surfaces traversed by a fluid whose temperature is between 20 and 700,
- and destocking of the heat in winter obtained essentially thanks to the peripheral exchange surfaces, traversed by a fluid whose temperature is between -10 and +15, the word essentially implying the possible use of the central surfaces.

Le revendication 3 prévoit le principe de l'utilisation d'un réservoir comme surface centrale,et de tuyauteries comme surfaces périphériques. Claim 3 provides the principle of using a reservoir as the central surface, and piping as the peripheral surfaces.

La première addition, déposée sous le numéro 79 187 61,le 18 Juillet 1979,décrit (rev.1) l'utilisation du réseau périphérique comme une sorte d'écran grâce auquel la chaleur sera prélevée,en hiverna la fois à l'intérieur et à l'extérieur de la zône délimitée par le réseau péri phérioue,l'existence d'une zane refroidie,à proximité et de part et d'autre de cet écran entrainant la récupération systématique par 1'écran de la chaleur susceptible de s'échapper de-la zone centrale. The first addition, filed under number 79 187 61, on July 18, 1979, describes (rev.1) the use of the peripheral network as a kind of screen through which the heat will be taken, in winter both inside and outside the zone delimited by the perihereal network, the existence of a cooled zane, near and on either side of this screen causing systematic recovery by the screen of the heat likely to s escape from the central area.

Les revendications 2,3 et 4 décrivent un dispositif améliorant la liaison thermique entre le sol et les surface 0'échange
La deuxième addition, déposée sous le numéro 79 304 00 le 30 Novembre 1979,décrit ( rev. 1 et 3 ) une forme de réalisation des deux réseaux à l'aide de tubes verticaux ou légèrement obliques,le tracé des surfaces étant adapté à la forme des batiments désservis (rev. 2).Claims 2, 3 and 4 describe a device improving the thermal bond between the ground and the exchange surfaces.
The second addition, filed under number 79 304 00 on November 30, 1979, describes (rev. 1 and 3) an embodiment of the two networks using vertical or slightly oblique tubes, the layout of the surfaces being adapted to the form of serviced buildings (rev. 2).

Elle décrit en outre (rev.5) la possibilité de calorifuyer les surfaces d'échange dans leur partie haute,grace notamment (rev.6 ) à un moyen simple et économique de réalisation de ce calorifuge.It further describes (rev.5) the possibility of insulating the exchange surfaces in their upper part, thanks in particular (rev.6) to a simple and economical means of producing this insulating material.

La présente troisieme addition a pour objet la description d'un dispositif de stockage découlant des revendications énumérées ci-dessus, et conçue afin de répondre aux buts suivants
- obt-ntion d'un prix de revint aussi réduit que possible,tant â l'installation qu'à l'entretien,
- mise en oeuvre facile lors de l'inatallation,excluant les travaux compliqués ou onéreux,notatj::ient quant aux terrassements,
- entretien et réparations ultérieures possibles sens démolition d'ouvrage,même pur le remplacement d'une partie es surfaces d'échange,
- possibilité,lors du stockage,d'étaler sur 24 heures l'absorption par le sol des quantités de chaleur (solaires,par exemple) recueillies pendant quelques heures seulement de la journée,sans augmentation de la surface d'échange avec le ol,
- avec,comme corollaire,la possibilité de prélever,en hiver, sur le stock, pour une pointe de quelques heures,une quantité de chaleur supérieure à la capacité d'échange des surfaces existentes,
- possibilité,enfin,par la présence d'une surchauffe locale à l'in térieur de la zone centrale de stockae,d'utiliser directement la chaleur récupérée peur l'alimentation des installations. The present third addition relates to the description of a storage device arising from the claims listed above, and designed to meet the following goals
- obtaining as low a cost as possible, both during installation and maintenance,
- easy installation during installation, excluding complicated or expensive work, notatj :: ient as for earthworks,
- possible maintenance and subsequent repairs in the sense of demolition of the work, even for the replacement of part of the exchange surfaces,
- possibility, during storage, to spread over 24 hours the absorption by the ground of the quantities of heat (solar, for example) collected for only a few hours of the day, without increasing the surface area for exchange with the ol,
- with, as a corollary, the possibility of taking, in winter, from the stock, for a peak of a few hours, an amount of heat greater than the exchange capacity of existing surfaces,
- possibility, finally, by the presence of local overheating inside the central storage area, to directly use the heat recovered for supplying the installations.

Le dispositif comporte
- un réservoir (ou,éventuellement,autant de réservoirs que nécés- saire) implanté de préférence au centre du batiment,et,par exemple sous un local technique ou une cave-et percé,à sa partie inférieure de trous obturés à l'aide de brides,
- des surfaces d'échange constituées par dee tubes,verticaux ou obliques,raccordées au brides du réservoir,ces surfaces pouvant avoir la forme d'épingles,ou de tubes du type "Field",ou toute autre,
- le réservoir étant d'une forme adaptée aux exigences du batiment et du sol,avec un fond inférieur plat,@vcourbe (calotte sphérique par exemple),un fond supérieur muni d'un trou d'homme en son centre,et des orifices correspondant au passage des tubes,et des faces latérales con çues(en même temps que la fouille) afin de faciliter le tassement du sol ou du produit améliorant le contact thermique réservoir/sol,
- le volume du réservoir étant calculé,comme il sera indiqué plus loin,afin qu'il permette le stockage de la chaleur qui ne pourrait être immédiatement transmise au sol par les surfaces d'échange (parois du réservoir plus tubes),
- un élément de plancher démontable au dessus du réservoir,permettant,le cas échéant,la réparation voire le remplacement de celui-ci,ou des tubes dont le dévètissement est facilité par la hauteur du réservoir et par celle du local placé au-des@us,
- un réseau péri@nérique dont le trace sera conçu en fonction des nécessités du stockage (la quantité de chaleur à etocker,la chaleur spé cifioue eu sol,et le température u fluide de stockage en été déterminant le volune à intéresser) ,implanté en fonction des aménagements intérieurs du sous-sol,et du tracé des parties non construites, l'intérieur ou à l'extérieur de l'immeuble,en fonction,notamment des considérations d'entretien ou de réperation,
- constitué par des tubes verticaux (ou obliques) de longueur et en nombre tels que les besoins normaux de chaleur au cours des mois les plus froids soient couverts,compte tenu des: conditions de fonctionnement prévues pour l'installation.The device includes
- a tank (or, possibly, as many tanks as necessary) preferably installed in the center of the building, and, for example under a technical room or a cellar - and pierced, at its lower part with holes closed using flanges,
- exchange surfaces constituted by dee tubes, vertical or oblique, connected to the tank flanges, these surfaces possibly having the form of pins, or "Field" type tubes, or any other,
- the tank being of a shape adapted to the requirements of the building and the ground, with a flat bottom bottom, @ vcourbe (spherical cap for example), an upper bottom provided with a manhole in its center, and orifices corresponding to the passage of the tubes, and of the side faces designed (at the same time as the excavation) in order to facilitate the compaction of the soil or of the product improving the thermal contact between tank and soil,
- the volume of the tank being calculated, as will be indicated below, so that it allows the storage of heat which could not be immediately transmitted to the ground by the exchange surfaces (walls of the tank plus tubes),
- a removable floor element above the tank, allowing, if necessary, repair or replacement thereof, or tubes whose removal is facilitated by the height of the tank and that of the room placed above @ us,
- a peri-generic network, the trace of which will be designed according to storage needs (the amount of heat to be stored, the specific heat in the ground, and the temperature of the storage fluid in summer determining the volume to be interested), established in depending on the interior fittings of the basement, and the layout of the parts not built, inside or outside the building, depending, in particular on maintenance or tracking considerations,
- consisting of vertical (or oblique) tubes of length and number such that normal heat requirements during the coldest months are covered, taking into account: the operating conditions provided for the installation.

Dans le cas où la pression statique règnent dans l'installation est réduite,le réservoir pourra atre directement raccordé à l'ensemble de l'installation,même s'il est réalisé en une matière peu adaptée (produit plastiou- par exemple).La tenu à la pression ser alors facilitée pour les parois latérales et inférieures par 1 présence du sol convenable ent tassé,cependant que les éléments démontables du plancher surmontant le réservoir pourront être conçus afin de participer à la tenue à la pression.Si la pression règnant dans l'installation est trop élevée,le raccordement sera obtenu par l'intermédiaire d'un échangeur, celui-ci étant aussi performant oue possible. In the event that the static pressure prevailing in the installation is reduced, the reservoir may be directly connected to the entire installation, even if it is made of an unsuitable material (plastic product, for example). held at the pressure will then be facilitated for the side and lower walls by 1 presence of suitable soil packed in, while the removable elements of the floor above the tank may be designed to participate in the resistance to pressure.If the pressure prevailing in the installation is too high, the connection will be obtained by means of an exchanger, this being as efficient as possible.

Quand les tubes,quel que soit le réseau intéressé,nont du type "Field",ils sont constitués par deux tubes concentriques.Le tube de gros diamêtre est en contact avec 1 sol et se termine,en partie basse par une calotte hémisphérique.Le tube intérieur est ouvert à ses deux extrémités.Contrairement à ce qui se passe sans les chaudières,le tube intérieur sera généralement utilisé pour le retour du fluide.Dans le réseau contral,le tube extérieur est ouvert vers 1 réservoir,et le tube intérieur raccordé à un collecteur intérieur,en principe,au réservolr.Un montage de raccordement spécial sera emrloyé si le réseau extérieur est prévu en tube Field. When the tubes, whatever the network concerned, are of the "Field" type, they consist of two concentric tubes. The large diameter tube is in contact with 1 soil and ends, in the lower part, with a hemispherical cap. inner tube is open at both ends.Unlike what happens without the boilers, the inner tube will generally be used for the return of the fluid. In the contral network, the outer tube is open towards 1 tank, and the inner tube connected. to an internal collector, in principle, to the reservoir. A special connection assembly will be used if the external network is provided in Field tube.

Si les surfaces sont constituées à l'aide d'épingles,le raccordement auh collecteurs ne pose ps de problèmes dans le réseau pnriphérique.Dans le réseau centrale collecteur des tubes intérieurs pourra être intérieur au reservoir,mais sera de préférence extérieur à celui-ci. If the surfaces are formed using pins, the connection to the collectors does not pose any problems in the peripheral network. In the central collector network of the interior tubes may be inside the tank, but preferably will be outside the tank. .

Les tubes,quelle que soit leur forme,pourront être insérés dans des trous forés au préalable,avant pose du réservoir pour le roseau intérieur.Le remplissage des trous,et le tassement du produit ou nu ol naturel pourra ptre réalisé,pour le réseau central,en utilisant un orifice ménagé d-ns le brides à cet effet,orifice qui permettra également,si nécesseire,la mise en place d'un système de vibration destiné à assurer un ben tass @ent du sol ou du produit bon conducteur. The tubes, whatever their shape, can be inserted into holes drilled beforehand, before laying the tank for the interior reed. The filling of the holes, and the compaction of the product or natural oil can be carried out, for the central network. , using an orifice provided in the flanges for this purpose, an orifice which will also allow, if necessary, the installation of a vibration system intended to ensure a good leveling of the ground or of the good conductive product.

La partie haute des tubes pourra être neutralisée,en particulier dans le réseau périphérique,si cela apparait souhaitable,soit en interrompant le bourrage autour du tube,et en prenant les précautions nécessaires afin que le tube ne soit pas en contact avec le sol,soit même en terminant le remplissage avec un produit isolant. The upper part of the tubes can be neutralized, in particular in the peripheral network, if this appears desirable, either by interrupting the stuffing around the tube, and by taking the necessary precautions so that the tube is not in contact with the ground, or even by completing the filling with an insulating product.

Le calcul de la capacité du réservoir er- conduit en adoptant un certain nombre d'hypothèses :
- sur la quantité Q kWh de chaleur à stocker entre le ler Mai et le 30 Septembre,par exemple,s'il s'agit de chaleur solaire,
- sur le nombre moyen d'heures d'ensoleillement quotidien,par exe- pl huit heures,
- sur l'écart moven de température entre le fluide caloporteur et le sol,symbolisé par DT.The calculation of the tank capacity leads by adopting a certain number of hypotheses:
- on the quantity Q kWh of heat to be stored between May 1 and September 30, for example, if it is solar heat,
- the average number of hours of daily sunshine, for example eight hours,
- on the moven temperature difference between the heat transfer fluid and the ground, symbolized by DT.

Ces divers-s données permettent de connitre la valeur approxima- tive du coefficient d'échange global des surfaces affectées au stockage, symbolisé par KS, grâce à la relation
Q = DT x KS x 8 x 120
Q
En arroudissant au chiffre supérieur,cela donne KS = 0,0012
DT
Pour un ensoleillement exceptionnel atteignant le double de sa valeur quotidienne moyenne,le flux quotidien sera de 0,0167 Q.These various data allow us to know the approximate value of the global exchange coefficient of the surfaces allocated to storage, symbolized by KS, thanks to the relation
Q = DT x KS x 8 x 120
Q
Arrouding at the top figure, this gives KS = 0.0012
DT
For exceptional sunshine reaching twice its average daily value, the daily flux will be 0.0167 Q.

Le flux absorbé en 8 heures sera de 0,0096 Q. The flux absorbed in 8 hours will be 0.0096 Q.

La quantité de chaleur qui devra être stockée afin d'être transmiss au sol au cours de la nuit sera donc de 0,0071 Q.Et son absorption progressive entrainera un refroidissement,s'il s'agit d'e@u@égal à
0,0071 Q : 1,16 V,V étant le volume en m3.The amount of heat that must be stored in order to be transmitted to the ground overnight will therefore be 0.0071 Q. And its progressive absorption will lead to cooling, if it is e @ u @ equal to
0.0071 Q: 1.16 V, V being the volume in m3.

Il sere souhaitable que le refroidissement du réservoir ne dépasse ras une certaine valeur,et par exewp'-e 0,6 DT afin que le réchaufe- ment soit rapide le lendemain matin.Cette condition entraine l'inégalité
0,0071 Q : 1,16 V inférieur à 0,6 DT soit V supérieur à 0,0102 ( Q : D )
Avec Q = 3 500 kWh et DT = 50 on trouve V supérieur à 7,34
Un réservoir ce 8 m3 conviendrait donc parfaitement,et assurerait une absorption très satisfaisante du rayonnement solaire réel.It is desirable that the cooling of the tank does not exceed a certain value, and for example 0.6 DT so that the reheating is rapid the next morning. This condition leads to inequality
0.0071 Q: 1.16 V less than 0.6 DT or V greater than 0.0102 (Q: D)
With Q = 3,500 kWh and DT = 50 we find V greater than 7.34
An 8 m3 tank would therefore be perfectly suitable, and would ensure very satisfactory absorption of real solar radiation.

Le calcul de 1 surface du réseau périphérique pourra part conduit suivant le degré de sécurité recherché,en adoptant une température extérieure différente de la température ayant servi de base aux calculs. The calculation of 1 surface area of the peripheral network may be carried out according to the degree of security sought, by adopting an outside temperature different from the temperature used as a basis for the calculations.

Si celle-ci est de -70,le calcul pourra titre conduit sur la b-se a 20, 0 voire même +5 ,sans aucun apport solaire,mais en tenant compte du dispositif prévu afin de disposer,en ppoint,Ae chaleur prélevée, exceptionnellement,sur le réseau central ,celui-ci étant destiné,en principe,à ne servir que par très grands froids,ou en fin d'hiver.If this is -70, the calculation may title leads to the b-se at 20, 0 or even +5, without any solar contribution, but taking into account the device provided in order to have, in point, Ae heat removed , exceptionally, on the central network, this being intended, in principle, to be used only in very cold weather, or at the end of winter.

Les figures 1 et 2 représentent une villa individuelle tries schématisée.La figure 1 est une coupe longitudinale suivant un plan vertical placé dan l'axe de la villa (terre enlevée).Le figure 2 est une vue en plan,schématisée. Figures 1 and 2 show a schematic individual villa sorted. Figure 1 is a longitudinal section along a vertical plane placed on the axis of the villa (earth removed). Figure 2 is a schematic plan view.

Au contre de la villa (1) est implanté,en sous-sol,un local technique (2) re-"plaçant la chaufferie,où seront disposés les matériels des tines à assurer le chauffage.Sous une partie de ce local,un réservoir (3) est placé dans une fosse dont les parois verticales comportent un léger fruit facilitant le remplissage ultérieur.Ce réservoir est mis en place sur le sol après que celui-ci a été recouvert d'une couche (4) de faible épaisseur,d'un produit plastique et bon conducteur thermique, produit qui sera également utilisé pour le remplis-age latéral.Un dispositif vibrant pourra être utilisé afin d'assurer la perfection du contact entre réservoir et sol. Against the villa (1) is located, in the basement, a technical room (2) re-placing the boiler room, where the materials of the tines to provide heating will be placed. (3) is placed in a pit, the vertical walls of which contain a light fruit facilitating subsequent filling. This reservoir is placed on the ground after it has been covered with a thin layer (4), d '' a plastic product and good thermal conductor, a product which will also be used for lateral filling. A vibrating device can be used to ensure perfect contact between tank and soil.

A la partie inférieure du réservoir, dont les figures 3 et 4 montrent le détail à plus grande échelle,des orifices sont obturés par des brides destinées notatnrient à recevoir les tuyauteries (5) verticales ou obliquas qui complètent le réseau central d'échange.Ces tuyauteriee sont mises en place dans des trous cylindriques qui sont ensuite remplis du même produit (4) que précédemment. At the lower part of the tank, of which Figures 3 and 4 show the detail on a larger scale, orifices are closed by flanges intended in particular to receive the vertical or oblique pipes (5) which complete the central exchange network. piping are placed in cylindrical holes which are then filled with the same product (4) as before.

Un deuxième réseau de tuyauteries est disposé autour du précédent, à l'intérieur ou à l'extérieur des parois,suivant le cas.Les tubes (6)t verticaux ou obliques,constituent une nappe plus ou moins discontinue entourant le réseau central.Ils sont raccordé à à deux collecteurs, dont l'un (7) part du local technique et alimente les épingles,l'autre, (8) collectant le liquide caloporteur après passage dans les épingles,et revenant au local technique.Le schéma de ces collecteurs (7) et (8) est de préférence du type "Tichelmann",représenté par la figure 2. A second network of pipes is arranged around the previous one, inside or outside the walls, as the case may be. The vertical or oblique tubes (6) constitute a more or less discontinuous sheet surrounding the central network. are connected to two collectors, one of which (7) leaves the technical room and supplies the pins, the other, (8) collecting the heat transfer liquid after passing through the pins, and returning to the technical room. collectors (7) and (8) is preferably of the "Tichelmann" type, represented by FIG. 2.

Les figures 3 et 4 d'une part,5 et 6 d'autre part,représentent deux types de réalisation du réservoir central comportant des variantes qui ne sont pas nécessairement liées les unes aux autres. Figures 3 and 4 on the one hand, 5 and 6 on the other hand, represent two types of embodiment of the central reservoir comprising variants which are not necessarily linked to each other.

Les figures 3 et 4 representent un réservoir 3) qui comporte un trou 'home en partie haute (11) et dont la paroi supéri@ure est
ontenue,de l'extérieur,par un plancher (12) mince ais rigide,renfor-
cé par des fers (13) eux-même maintenus par des épaulements (14).Les
tubes (15) sont :U type Fiel et comportent un tute extérieur (16) fer
mé en bas et ouvert du coté de la bride (20i à laquelle il est soudé,
que le tube soit métallique ou plastique.Un tube intérieur (17) reprend
l'eau en partie basse,et l'ensemble de tubes intérieurs et collecté
par un réseau (18).Les brides (20) comportent dru:: trous,l'un (21) por
tant les tubes (16) et permettant le passage du tube (17) et l'autre,
(22),normalement bouché qui permet d'intervenir,notamment lors d'une
réparation, de faire passer un tube par lequel le produit adéquat sera
injecté sous pression autour du tube (15),ou une canne vibrante asu-
rant le tassement efficace.Le réservoir est alimnté par un tube (19). Figures 3 and 4 show a tank 3) which has a hole 'home in the upper part (11) and whose upper wall is
held from the outside by a thin rigid rigid floor (12)
cé by irons (13) themselves held by shoulders (14).
tubes (15) are: U type Fiel and have an outer tute (16) iron
mé at the bottom and open on the side of the flange (20i to which it is welded,
whether the tube is metallic or plastic, an inner tube (17)
water in the lower part, and the set of internal and collected tubes
by a network (18). The flanges (20) have dru :: holes, one (21) for
both the tubes (16) and allowing the passage of the tube (17) and the other,
(22), normally blocked which allows intervention, especially during a
repair, to pass a tube through which the adequate product will be
injected under pressure around the tube (15), or a vibrating rod
rant effective compaction. The tank is supplied by a tube (19).

Les figures 5 et 6 montrent le réservoir (3),toujours avec trou
d'homme (11) surmonté d'un plancher (12) démontable,mais épais et armé,
et lié à l'ossature du batiment par un dispositif (23).les tubes (5)
sont des épingles dont une branche (24) est soudée à la bride (20) et
ouverte vers le réservoir,cependant que l'autre (25) ) est reliée à un
collecteur (26) intérieur ou extérieur au réservoir.Si le réseau est
intérieur comme dans le dessin,un troisième trou doit être pratiqué dans la bride pour le passage du collecteur.Figures 5 and 6 show the tank (3), still with a hole
man (11) surmounted by a removable (but thick and reinforced) floor (12),
and linked to the frame of the building by a device (23) .the tubes (5)
are pins of which a branch (24) is welded to the flange (20) and
open towards the tank, while the other (25)) is connected to a
manifold (26) inside or outside the tank.
inside as in the drawing, a third hole must be made in the flange for the passage of the collector.

Les brides sont au nombre de quatre comme dan les fifures 3 et 4
mais peuvent être en nombre quelconque.Leur disposition,latérale ou
dans les angles est quelconque,et elles peuvent etre réparties,régulie'-
rement ou non,autour d'un cercle,si le réservoir et cylindrique.Leur
disposition doit faciliter le dévètissement des tubes en cas de répara
tion,la hauteur du réservoir et celle du local technique permettant,
grâce au trou d'homme et à la flexibilité du matériel de démonter et
de remplacer des tubes d'assez grande dimension et d'intéresser au
stockage des zones de sol relativement profondes.There are four flanges as in the fifes 3 and 4
but can be in any number. Their arrangement, lateral or
in the angles is arbitrary, and they can be distributed, regulated
rement or not, around a circle, if the tank is cylindrical.
arrangement must facilitate the removal of the tubes in the event of repairs
tion, the height of the tank and that of the technical room allowing,
thanks to the manhole and the flexibility of the material to disassemble and
replace fairly large tubes and interest in
storage of relatively deep soil areas.

Il est à remarquer que, pour la clarté et la brièveté de l'exposé,
le stockage dans le réservoir a été décrit précédemment comme limité à une journée de 24 heures,mais que le procédé peut s'appliquer à un stoc ke intermédiaire de plus longue durée.Note that for the sake of clarity and brevity,
storage in the tank has been described above as limited to a 24-hour day, but that the process can be applied to an intermediate storage of longer duration.

Si la chaleur ainsi stockée provient d'une récupération opérée
dans le cadre d'un processus industriel discontinu,par exemple,le stoc
kage intermédiaire,dafls le réservoir peut s'effectuer sur une durée
plus importante,d'une semaine,toujours par exemple.Dans ce cas le cal
cul prédédemment effectué sera modifié en conséquence,et la relation
existant entre le volume et la surface extérieure du réservoir pourra
être sensiblement modifiée. If the heat thus stored comes from an operated recovery
as part of a discontinuous industrial process, for example, the stoc
intermediate kage, dafls the tank can be carried out over a period
more important, of a week, always for example. In this case the cal
previously performed ass will be modified accordingly, and the relationship
existing between the volume and the external surface of the tank may
be significantly changed.

Le fonctionnement du dispositif s'analyse à l'aide des figures 7 et 8.La figure 8 constitue un schéma général un p@u plus complexe que le schéma figurant dans le brevet.C@rtaines modifications résultent de la présente a'dition.D'autres medific@tions résultent d'un autr brevet (n 79 305 39 du 7.12.79) et de son addition (n 80 000 42 du 2.1.80) qui dérendent du même inventeur et du même propriétaire que le présent brevet,et sont nécessaires pour la clarté de explications. The operation of the device can be analyzed with the aid of FIGS. 7 and 8. FIG. 8 constitutes a general diagram a little more complex than the diagram appearing in the patent. Some modifications result from this addition. Other modifications result from another patent (n 79 305 39 of 7.12.79) and its addition (n 80 000 42 from 2.1.80) which derive from the same inventor and the same owner as this patent, and are necessary for clarity of explanation.

Le dispositif de stockage en sol est associé à une installation comportant une pompe à chaleur (27) des capteurs (28),une batterie (29) dvrécupération sur l'air extrait,et un réscrvoir de stockage court (30).En outre diverses pompes:pompe de circulation condenseur/réservoir (31),pompe évaporateur/stockage/batterie (32),pompe des c@pteurs (33), pompe de déstockage direct (34),pompe de l'installatio d'émission (35). The soil storage device is associated with an installation comprising a heat pump (27) of the sensors (28), a battery (29) for recovering the extracted air, and a short storage tank (30). pumps: condenser / tank circulation pump (31), evaporator / storage / battery pump (32), sump pump (33), direct destocking pump (34), emission installation pump (35) .

Trois bouteilles destinées à faciliter les inversions de ciroulation: départ du stockae ou des retours vers les capteurs (36),alimentation du concenseur par le réservoir ou d'autres sources (37).alimentation de l'installation d'émission par le réservoir ou le condenseur (38).Three bottles intended to facilitate the reversals of flow: departure from the stockae or returns to the sensors (36), supply of the condenser by the tank or other sources (37). Supply of the emission installation by the tank or the condenser (38).

Enfin quatre poires d? vannes de barrage sont figurées,afin de faciliter la description : vannes sur le circuit des capteurs (39),sur le circuit évaporateur (40),sur le circuit du réservoir de stockage en sol (41) et sur le circuit périphérique de récupération (42).Finally four pears? barrier valves are shown, to facilitate description: valves on the sensor circuit (39), on the evaporator circuit (40), on the soil storage tank circuit (41) and on the peripheral recovery circuit ( 42).

En ét',les vannes (39) et (41) sont ouvertes,les vannes (40) et (42) fermées.La pompe (33) fait circuler l'eau réchauffée par les capteurs a 500 (rar exemple) aussitôt que le rayonnement reçu le permet (ouverture progr@ssive de la vanne (43) dès que la différ@nce de température entre sortie et entre vans le capteur est positive,avec limitation du débit avant 50 ).L'eau suit le circuit 46/54/47 30/48/49/50. In summer, the valves (39) and (41) are open, the valves (40) and (42) closed. The pump (33) circulates the water heated by the sensors to 500 (rare example) as soon as the the radiation received allows it (progressive opening of the valve (43) as soon as the temperature difference between outlet and between the sensor is positive, with flow limitation before 50). Water follows the circuit 46/54 / 47 30/48/49/50.

Elle alimente en outre le réservoir (3) "ar le circuit 51/19/3/18/52.It also supplies the reservoir (3) "by the circuit 51/19/3/18/52.

Une vanne de règlage (45) arrète la circulation si la température à la cortie @u réservoir (30) mesurée dan@ (49) dépasse une certaine valeur, 35 ou 409 rar exemple.Les capteurs assurent ainsi,par priorité,la préparation de l'eau chaude (dispositif de préparation non figuré) et le réchauffement du sol.A control valve (45) stops circulation if the temperature at the tank outlet (30) measured in @ (49) exceeds a certain value, 35 or 409 rar example. The sensors thus ensure, by priority, the preparation of hot water (preparation device not shown) and soil warming.

Si,en fin d'été,il apparait que le stockage central est saturé, ou qu la température à la sortie des capteurs est issuffisante,il est possible de mettre en charge le stockage périphérique (ouverture des vannes 42 et fereture des vannes 41). If, at the end of summer, it appears that the central storage is saturated, or that the temperature at the sensor outlet is sufficient, it is possible to charge the peripheral storage (opening of the valves 42 and closing of the valves 41) .

Quand le chauffage est mis en route,la te@@érature extérieure restant douce,les vannes (39) (41) et éventuellement (42) sont fermées. When the heating is started, the outside temperature remaining cool, the valves (39) (41) and possibly (42) are closed.

L'énergie solaire aliment@toujours la réservoir (30).Si la fourniture de chaleur est insuffisante,l@ pompe (34) est mise en route et apporte l@ ch@leur stockée dans le sol au point le plus chaud,par le circuit 18/53/54/47/30/48/49/19.La vanne (44) est alors ouverte,comse en été, de (54) vors (47) et fermée vers (55).Si la tompérature du rés@rvoir (30) est insuffisante pour la préparation d'eau ch@ude,le réchauffage terminal de celle-ci est assuré par un moyen non figuré ici.Solar energy always supplies the reservoir (30). If the heat supply is insufficient, the pump (34) is started and brings the stored heat in the ground to the hottest point, by the circuit 18/53/54/47/30/48/49/19. The valve (44) is then opened, counted in summer, from (54) vors (47) and closed towards (55). If the temperature of the res @rvoir (30) is insufficient for the preparation of ch @ ude water, the terminal heating thereof is ensured by a means not shown here.

Aussitot que les apports solaires sont insuffisante (quantitativement ou qualitativement)pour assurer le chauffage,la pompe à chaleur est mise en circuit,et la vanne (44) asservie à la température de l'eau dans la tuyauterie (54). As soon as the solar gains are insufficient (quantitatively or qualitatively) to provide heating, the heat pump is switched on, and the valve (44) controlled by the temperature of the water in the piping (54).

La chaleur est tout d'abord prélevée par l'évaporateur sur la batterie (29),puis,en cas d'insuffisance,sur le stockage dans le sol,par ouverture des vannes (40) et (42).Les apports solaires restent posi- bles,le réglage de la vanne (43) ayant été ram né,rar exemple,à 30 . The heat is first taken by the evaporator on the battery (29), then, in case of insufficiency, on the storage in the ground, by opening of the valves (40) and (42). possible, the valve setting (43) having been reduced, rare example, to 30.

Les app@@ts directs de chaleur venue du stockage restant également possiblas,les chalours prov@nant de ces deux sources étant collectées dans la tuyauterie (54).Si la t@mpérature dans (54) atteint ou dépasse,par exemple 29 ,la vanne (44) reste ouverte vers (473 et l'veau est dirigée vers le haut du réservoir.Si cette température est inférieure å la ten.- pérature de consigne,la venne (44) oriente l'eau vers (55) et,de là, vars le condenseur quand la pompe à chaleur est. en ma@che,sous l'a"ticn du thermostat,ou vers le bas du réservoir (30) quand elle est arrètée,
Lorsque la température extérieure est très basse,la pompe (34) est mise hors circuit,et s'il le faut,les vannes (41) sont ouvertes, @ermettant le puisage simultané sur les deux circuits d'échange dans 1 ol. The direct app @@ ts of heat coming from storage also remaining possible, the trawlings coming from these two sources being collected in the piping (54). If the temperature in (54) reaches or exceeds, for example 29, the valve (44) remains open towards (473 and the calf is directed towards the top of the tank. If this temperature is lower than the set temperature, the valve (44) directs the water towards (55) and , from there, to the condenser when the heat pump is on, at the bottom, under the thermostat, or towards the bottom of the tank (30) when it is stopped,
When the outside temperature is very low, the pump (34) is switched off, and if necessary, the valves (41) are open, allowing the simultaneous drawing on the two exchange circuits in 1 ol.

Il serait également possible,en vue d'améliorer l'efficacité du prélèvement de chaleur dans le sol,de placer les deux circuits en série en etsblissant une dérivation (56),et en fermant l@ vanne (42 retour) et la vanne (41 départ).La robinetterie sur (56) n'est pas figurée. It would also be possible, in order to improve the efficiency of heat extraction from the ground, to place the two circuits in series by setting up a bypass (56), and by closing the valve (42 return) and the valve ( The taps on (56) are not shown.

La figure 8 représente une variante r@lative aux tuyauteries d'échange liées au réservoir (3).Indépendamment des tuyauteries (5),destinées principalement au réchauffage du sol,un réseau de tuyauteries (57) placées,par exemple,au centre de l@ mône de tockage,là où la température est la plus élevée,est spécialement affecté au circuit 53/54. FIG. 8 represents a variant relating to the exchange pipes linked to the tank (3). Independently of the pipes (5), intended mainly for heating the ground, a network of pipes (57) placed, for example, in the center of l @ mone de tockage, where the temperature is highest, is specially assigned to circuit 53/54.

Les tuyauteries (18) et (19) ne comportent plus de dérivation et la chaleur utilisée directement suit un circuit 60/53/44/30/58/59.The pipes (18) and (19) no longer have a bypass and the heat used directly follows a 60/53/44/30/58/59 circuit.

La chaleur peut alors être prélevée pendant toute l'année sans @asser par la po@@e à chaleur si la température ainci obtenue est suffisante.The heat can then be removed throughout the year without passing through the heat po if the temperature thus obtained is sufficient.

La régulation de l'essemble ainsi représenté est complexe,et peut se révélor peu rentable dans une petite installation.Cette régulation sera lors simplifiée,par exerce par la conduite manuelle de certaines vonnes,et/ou par adoption de températures de consigne invariables pour certaines re ulations.  The regulation of the assembly thus represented is complex, and can prove to be unprofitable in a small installation. This regulation will be simplified, by exercising by the manual control of certain vans, and / or by adoption of invariable set temperatures for certain re ulations.

Certaines températures sont relevées dans des tuyauteries qui risqueraient,faute de précaution préalable,de ne pas être correctement irriguées,ce qui ferait disparaitre l'efficacité de la solution.Il va de soi que la pompe (33) devra être en marche permanente (ou suppléée par un autre dispositif) de même que la pompe (34) quand elle est en circuit; cependant qu'un débit minimal sera autorisé par la vanne (45).  Certain temperatures are recorded in pipes which could, for lack of precaution, not be properly irrigated, which would make the efficiency of the solution disappear. It goes without saying that the pump (33) must be in permanent operation (or supplemented by another device) as well as the pump (34) when it is on; however, a minimum flow will be authorized by the valve (45).

Enfin certains matériels de régulation sont figurés,mais non décrits,comme par exemple la vanne à trois voies non numérotée destinée à éviter le risque de gel dans les capteurs,et la régulation de temné- rature de la pompe (34) et de la vanne qui lui est associée,cela afin d'éviter d'alourdir une description déja longue.  Finally, certain regulation materials are shown, but not described, such as for example the unnumbered three-way valve intended to avoid the risk of freezing in the sensors, and the temperature regulation of the pump (34) and of the valve. associated with it, in order to avoid weighing down an already long description.

Claims (11)

REVENDICATIONS - un réseau périphérique de tuyauteries verticales ou obliques,des- tiné principalement à la récupération de la chaleur qui aura été stockée essentiellement grâce au réseau central,et qui se sera diffusée progressivement vers la périphérie,sous forme d'un champ thermique de températures décroissantes à partir du centre,vers la périphérie et vers les couches plus hautes ou -plus basses. - a peripheral network of vertical or oblique piping, mainly intended for the recovery of the heat which will have been stored mainly thanks to the central network, and which will have gradually diffused towards the periphery, in the form of a thermal field of decreasing temperatures from the center, towards the periphery and towards the higher or lower layers. - un réseau central d'échange de chaleur destiné ptincipalement à stocker la chaleur dans le sol,nar exemple en été,réseau constitué par un ou plusieurs ensembles "réservoir-tuyauteries",chaque ensemble comportant un réservoir permettant éventuellement le stockage de chaleur à court ou moyen terme (24 ou 168 heures par exemple) réservoir dont les parois,ou certaines d'entre elles,contribuent aux échanges avec le sol, et comportant en outre un ensemble de tuyauteries Verticales ou obliques alimentées par le réservoir,et destinées a intéresser au stockage de la chaleur des couches plus profondes du sol, a central heat exchange network intended mainly for storing heat in the ground, for example in summer, a network consisting of one or more "tank-piping" assemblies, each assembly comprising a reservoir possibly allowing short heat storage or medium term (24 or 168 hours for example) tank whose walls, or some of them, contribute to exchanges with the ground, and further comprising a set of vertical or oblique pipes supplied by the tank, and intended to interest the storage of heat from the deeper layers of the soil, 1.- Dispositif conforme,notamment,à la revendication 1 du brevet et caractérisé par: 1.- Device conforming, in particular, to claim 1 of the patent and characterized by: 2.- Dispositif conforme à la revendication i,dans lequel les tuyauteries liées au réservoir et/ou les tuyauteiies du réseau périphériques sont constituées par des tubes dits "Field" c'est-à-dirs par deux tubes concentriques dont le plus grand est fermé à sa partie inférieure, et dont l'autre,ouvert à sa partie inférieure,assure l'arrivée ou le départ du fluide caloporteur. 2.- Device according to claim i, wherein the pipes linked to the tank and / or the pipes of the peripheral network are constituted by so-called "Field" tubes, that is to say by two concentric tubes, the largest of which is closed at its lower part, and the other, open at its lower part, ensures the arrival or departure of the heat transfer fluid. 3. - Dispositif conforme à la revendication 1 dont le raccordement à l'installation générale est réalisé de telle sorte que la mise en charge du stockage soit assurée essentiellement par le réseau central, mais puisse être complétée à l'aide du réseau périphériquesdans le cas, notamment,où l'échange n'est plus assuré avec l'efficacité voulue par le réseau central. 3. - Device according to claim 1, the connection to the general installation is made so that the loading of storage is ensured essentially by the central network, but can be completed using the peripheral network in the case , in particular, where the exchange is no longer ensured with the efficiency desired by the core network. 4.- Dispositif conforme à la revendication 1 dont le raccordement à l'installation générale est effectué de telle sorte que le prélèvement de la chaleur sur le stockage puisse etre obtenu,directement ou non par l'intermédiaire d'une pompe à chaleur sur le réseau périphérique essentiellement,mais aussi sur le réseau central,dags le cas où le réseau central ne donnerait pas un résultat satisfaisant,ce prélèvement pouvant alors être réalisé par la mise des deux reseaux en parallèle ou pour leur mise en série (dans l'ordre évaporateur/réseau périphéri que/réseau central/évaporateur).  4.- Device according to claim 1, the connection to the general installation is made so that the removal of heat from the storage can be obtained, directly or not via a heat pump on the essentially peripheral network, but also on the central network, dags the case where the central network would not give a satisfactory result, this sampling can then be carried out by placing the two networks in parallel or for putting them in series (in order evaporator / peripheral network / central network / evaporator). 5. - Dispositif conforre la revendication 1 dans l @quel les tuyauteries du réseau central d'échange peuvent être employées afin de capter le chaleur dans les zônes les plus chau@es du stockage en vue de l'utiliser sans passer par l'évaporateur,grâce à un ra@cordement spécial,et cela que le prélèvement de chaleur opéré sur le réseau périphérique par la pompe à chaleur soit effectif ou non. 5. - Device according to claim 1 in which the piping of the central exchange network can be used to capture the heat in the warmest areas of the storage for use without passing through the evaporator , thanks to a special connection, regardless of whether the heat drawn from the peripheral network by the heat pump is effective or not. 6.- Dispositif conforme à la revendication 1 dans lequel les tuyauteries du réseau central sont elles-même décomposées en deux réseaux, l'un destiné à la mise on charge du stock,mais aussi,en cas de besoin,au prélèvement le chaleur par l'intermédiaire de la pompe à chaleur,l'autre étant destiné au prélèvement Je chaleur dsns les zônes les plus chaudes du stockage,cette chaleur étant utilisée sand passer par la pompe à chaleur,grâce à un réseau distinct,aussi longtemps que la température du fluide cloporteur au sortir du stockage e le per@ettra,et cela en toutes périodes de l'année. 6.- Device according to claim 1 wherein the piping of the central network is itself broken down into two networks, one intended for the loading of the stock, but also, if necessary, the removal of heat by through the heat pump, the other being intended for the withdrawal I heat in the hottest areas of the storage, this heat being used without passing through the heat pump, thanks to a separate network, as long as the temperature of the coolant at the end of storage and per @ ettra, and this at all times of the year. 7.- Dispositif conforme à le revendication 1 et à l'une des revenications 5 et 6 dans lequel la tuyauterie d'utilisation directe de la chaleur est munde d'une pompe spéciale dont la mise en route peut être commandée par une température de consigne de l'eau de ce réseau,une circulation minimale assurant l'irrigation du thermostat,soit par un dis positif d'injection,soit par thermosiphon,soit encore par fonctionnement de la pompe à vitesse réduite. 7.- Device according to claim 1 and one of claims 5 and 6 wherein the piping for direct use of heat is provided with a special pump whose start-up can be controlled by a set temperature of water from this network, minimum circulation ensuring irrigation of the thermostat, either by a positive injection device, or by thermosiphon, or by operation of the pump at reduced speed. 8.- Dispositif conforme à la revendication 1 dans lequel l'organisation du réservoir et du local sous lequel il est placé est telle que, grâce,notamment,à l'existence d'un trou d'homme et d'un élément de plancher @émontable,la réparation et/ou la mise en place de tuyauteries de grande longueur est possible. 8.- Device according to claim 1 wherein the organization of the tank and the room under which it is placed is such that, thanks, in particular, to the existence of a manhole and a floor element @ removable, repair and / or installation of long pipelines is possible. 9.- Dispositif conforme à la revendication 1 dans lequel le réservoir est construit à l'aide de matériaux et suivant des formes mal adaptés à le mise pour: pression statique,le sol environnant le réservoir et l'élément de plancher démontable étant conçus et employés on vue d'obtenir la résistance nécessaire. 9.- Device according to claim 1 wherein the tank is constructed using materials and in forms poorly suited to the setting for: static pressure, the soil surrounding the tank and the removable floor element being designed and employees to obtain the necessary resistance. 10.- Dispositif conforme à la revendication 1 dan lequel le réservoir est raccordé par l'i@termédiaire d'un échangeur. 10.- Device according to claim 1 in which the reservoir is connected by the i @ intermediate of an exchanger. 11.- Dispositif conforme à la revendication 1,dans lequel le réseau voir du réseau central est muni de brides permettant le montage et le démontag facile les tuyauteries et/ou @e brides permettant le passage d'outillages en vue @'intervenir,après mise en place de@ tuyauteries autour de celles-ci,soit pour rapporter les produits nécassaires,soit pour en a@éli@@er la conductivité,soit à d'@utr s fins.  11.- Device according to claim 1, wherein the network view of the central network is provided with flanges allowing easy assembly and disassembly of the pipes and / or flanges allowing the passage of tools in order to intervene after installation of @ pipes around them, either to bring back the necessary products, or to improve their conductivity, or for other purposes.
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