FR2495741A2 - Systeme de stockage saisonnier de la chaleur dans le sol applique au chauffage solaire - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE STOCKAGE SAISONNIER DE LA CHALEUR DANS LE SOL, LEQUEL EST UTILISE COMME SUPPORT DE LA CHALEUR. CE DISPOSITIF EST IMPLANTE DE PREFERENCE SOUS L'IMMEUBLE A CHAUFFER 1, ET COMPORTE DEUX RESEAUX D'ECHANGE, L'UN CENTRAL 3 ET 5 L'AUTRE PERIPHERIQUE 6. LE RESEAU CENTRAL EST UTILISE PRINCIPALEMENT EN VUE DE RECHAUFFER LE STOCKAGE. IL EST CONSTITUE PAR DES TUYAUTERIES 5, ET PAR UN RESERVOIR 3 PERMETTANT UN STOCKAGE PROVISOIRE DE LA CHALEUR LORSQUE LE RESEAU D'ECHANGE NE PEUT LA TRANSFERER IMMEDIATEMENT DANS LE SOL. LE RESEAU PERIPHERIQUE EST CONSTITUE PAR DES TUYAUTERIES VERTICALES 6 ET EST UTILISE PRINCIPALEMENT EN VUE DE RECUPERER LA CHALEUR A L'AIDE D'UNE POMPE A CHALEUR. UN DISPOSITIF SPECIAL PERMET EVENTUELLEMENT L'UTILISATION DIRECTE DE LA CHALEUR. LA CONSTRUCTION ET L'ENTRETIEN DU SYSTEME DE STOCKAGE SONT FACILITES PAR DES AGENCEMENTS PARTICULIERS.
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.
- 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.
Le revendication 3 prévoit le principe de l'utilisation d'un réservoir comme surface centrale,et de tuyauteries comme surfaces périphériques.
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.
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).
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).
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.
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.
- 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.
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.
- 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
- 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.
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.
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.
Le flux absorbé en 8 heures sera de 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.
0,0071 Q : 1,16 V,V étant le volume en 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
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).
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).
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.
Elle alimente en outre le réservoir (3) "ar le 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.
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).
Quand le chauffage est mis en route,la te@@érature extérieure restant douce,les vannes (39) (41) et éventuellement (42) sont fermées.
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.
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).
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 .
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.
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.
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.
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.
Les tuyauteries (18) et (19) ne comportent plus de dérivation et la chaleur utilisée directement suit un circuit 60/53/44/30/58/59.
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.
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.
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).
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.
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.- 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,1.- Dispositif conforme,notamment,à la revendication 1 du brevet et caractérisé par:
- 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.
- 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.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 10.- Dispositif conforme à la revendication 1 dan lequel le réservoir est raccordé par l'i@termédiaire d'un échangeur.
- 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.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8026043A FR2495741A2 (fr) | 1979-05-04 | 1980-12-08 | Systeme de stockage saisonnier de la chaleur dans le sol applique au chauffage solaire |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7911814A FR2455717A1 (fr) | 1979-05-04 | 1979-05-04 | Systeme de stockage saisonnier de chaleur dans le sol, applique au chauffage solaire |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2495741A2 true FR2495741A2 (fr) | 1982-06-11 |
| FR2495741B2 FR2495741B2 (fr) | 1984-11-02 |
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ID=26221151
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8026043A Granted FR2495741A2 (fr) | 1979-05-04 | 1980-12-08 | Systeme de stockage saisonnier de la chaleur dans le sol applique au chauffage solaire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2495741A2 (fr) |
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| FR2922634A1 (fr) * | 2007-10-18 | 2009-04-24 | Saunier Associes Soc Par Actio | Procede et dispositif pour l'optimisation des performances d'une installation de transfert calorifique utilisant une source d'energie calorifique de nature geothermique |
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| CN102226541A (zh) * | 2011-06-01 | 2011-10-26 | 河北工业大学 | 一种太阳能-地源热泵联合建筑供能*** |
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1980
- 1980-12-08 FR FR8026043A patent/FR2495741A2/fr active Granted
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| FR2495741B2 (fr) | 1984-11-02 |
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