Brevet FR2308060A1 — publié le 19761112

Dans les circuits de transport et distribution de chaleur à grandes distances, tels qu'on les a établis jusqutici, lorsque la température atmosphèrique s'élève la quantité de chaleur distribuée diminue et a quantité de chaleur perdue par les parois de la conduite diminuant aussi il se trouve que ces circuits absorbent beaucoup moins de chaleur l'été que l'hiver ce qui est un inconvénient grave lorsque ces circuits participent au refroidissement d'une centrale nucléaire ou autre centrale thermique. Dans le circuit compensateur faisant l'objet de la présente invention, si la quantité de chaleur distribuée diminue avec ltélèvation de la température atmosphèrique par contre la quantité de chaleur perdue par les parois de la conduite "retour" augmente, ce qui peut permettre de faire absorber par un tel circuit autant de chaleurl'été que l'hiver > voire même dans certains cas, et si c'était nécessaire, plus de chaleur l'été que l'hiver, lorsque ces circuits sont assez longs. Contrairement aux circuits normaux de transport et distribution de chaleur dont les conduites sont calorifugées sur toute leur longueur, dont le type de circuit faisant l'objet de la présente invention-seule la conduite "aller" est calorifugée, la conduite "retour", de plus forte section, ne comporte aucune isolation et fonctionne comme diffuseur de chaleur, soit dans l'air lorsqu'il n'y a pas risque de gel soit dans le sol à faible profondeur. La figure 1 représente les conduites "aller" A et "retour" D posées de chaque côté d'une route, sous les accotements. La conduite "aller" A figures 1-2-3 reliant la source de chaleur G figure 3 à une ville à chauffer H figure 3 est garnie d'un isolant B figures 1-2, elle est montrée ici posée dans une galerie isolante C figures 1-2, assèchée par drainage, faisant l'objet de la demande de brevet français nO 74 22173 déposée le 21/6/74, de façon à perdre le moins possible de calories mais elle pourrait être isolée de manière différente sans que cela ne change rien au principe de l'invention. Eri principe la conduite de retour figures 1-2-3 doit être d'un plus grand diamètre que celle d' "aller" A figures 1-2-3, environ le double par exemple, pour réduire la puissance absorbée par le pompage, augmenter la surface d'échange, le temps de contact du fluide caloporteur, puis enfin se mieux prêter aux augmentations de débit nécessaires pendant les périodes chaudes. Le diamètre de chacune de ces deux conduites ne sera d'ailleurs pas forcément égal- de bout en bout et pourra être réduit ou augmenté en fonction du débit prévu dans chaque section. Sauf dans les quelques sections aériennes qu'elle pourrait comporter, la conduite de retour D figures 1-2-3 sera enfouie dans le sol mais à faible profondeur, juste pour éviter le gel ou la détérioration par des instruments aratoires. Eh principe la distance E figure 1 entre la conduite D figure 1 et la surface du sol ne devrait pas excéder 40 centimètres pour que la chaleur puisse se diffuser dans l'air au travers du sol et cette conduite devra, chaque fois que cela sera possible, astre posée en bordure du fossé de préférence du côté nord lorsque la route ne sera pas ombragée. Les figures 3 et 4 représentent le schéma d'une installation réalisée suivant le principe de la présente invention. La conduite "Aller" A figures 3-4 qui assure le transport de chaleur entre la centrale G figures 3-4 et la ville à chauffer H figures 3-4 est assortie de pointillés qui représentent l'isolant. Il en est de même des ramifications de distribution I figures 3-4. La conduite "Retour" D figures 3-4 dont le point de départ se situe en K figures 3-4 n'est munie d'aucun isolant et diffuse dans le sol, ainsi que dans l'air au travers de celui-ci, la chaleur que les conduites de distribution I figures 3-4 et le champ d'épuisement N figure 4 ntauront pas absorbée. L'hiver, l'eau qui sera par exemple partie de G figures 3-4 à la température de 95 "C y reviendra aux environs de +50C quelle que soit la quantité de chaleur absorbée par les conduites de distribution I figures 3-4 et celles d'épuisement Q figure 4, chaque litre abandonnant ainsi 90 millithermies dans le circuit. L'été, par grandes chaleurs, on peut considérer que sous le climat moyen de la France, quelle que soit la quantité de chaleur absorbée par les conduites de distribution et d'épuisement, l'eau partie de G figures 3-4 à 950C y reviendra aux environs de 50C n'ayant abandonné que 45 millithermies par litre soit moitié moins que l'hiver. I1 faudra donc augmenter suffisamment le débit du circuit pour qu'il absorbe la même quantité de chaleur que l'hiver. Le procédé utilisé pour obtenir ce résultat constitue une particula rité-de l'invention, il consiste à disposer à une certaine distance les uns des autres (par exemple 10 Km) des By-pass L figures 2-3-4 convenablement calibrés qui feront communiquer directement la conduite "Aller" avec la conduite "Retour" chaque fois que cela sera nécessaire, à cet effet ils sont munis chacun d'une vanne à ouverture lente A figures 2-3-4 qui sera en principe commandée par thermostat P figures 2-3-4 mais pourra être commandée différemment sans que cela change le principe de l'invention. Ces By-pass, en réduisant pour une partie de l'eau la longueur du trajet à parcourir, augmenteront le débit de l'ensemble sans qu'il soit nécessaire d'agir sur le système de pompage, toutefois en cas de nécessité la pompe à débit variable N figures 3-4 ou des pompes supplémentaires pourraient intervenir. La figure 4 représente deux accessoires de ce système lesquels ont pour but d'augmenter la longueur de la conduite "Retour" et ainsi d'améliorer son efficacité. 10) Un champ d'épuisement M figure 4 peut être utilisé pour la culture maratchère. Ce champ comporte un réseau de tubes nus branché à la sortie des conduites de distribution I figure 4 c'est à dire au point K figure 4. Le dit réseau est enfoui dans le sol à environ 40 cm de profondeur. Des échangeurs du type prévu par la demande de Brevet français n" 74 22803 R figure 4 pourraient être placés sur ces tubes en vue de fournir une source chaude à des pompes ordinaires ou à chaleur S figure 4 alimentant des réseaux aériens, toutefois ces pompes devraient être munies d'un thermocontact de sécurité, T figure 4 les arrêtant si la température du liquide dans la conduite du réseau souterrain descendait en dessous du minimum prévu, par exemple 5 C. Ce ou éventuellement ces champs d'épuisement seraient en principe alimentés en eau chaude toute l'année. 20) Champ d'épandage ; Celui-ci représenté en V figure 4 fonctionne comme le précédent mais se différencie de celui-ci par les faits que d'une part il est prévu pour n n'hêtre alimenté en principe que pendant la période chaude c'est à dire de Mai à Septembre et d'autre part il est branché sur la conduite "Aller" le plus près possible de la source de chaleur. A la condition de combiner l'action du réseau souterrain avec celle d'un réseau aérien, lequel devrait être protégé du soleil et rempli dtun li quide incongelable, ce type de champ pourrait bénéficier d'un micro-climat tropical permettant la culture de plantes annuelles ne poussant pas habituellement dans notre région, par exemple l'arachide ou le sorgho. La vanne W figure 4 et la pompe X figure 4 laquelle doit astre en principe à débit variable peuvent étre commandées à distance et régler l'absorption de chaleur par ce système suivant les besoins de refroidissement de la centrale. REVENDICAS!lONS 10 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que seules les conduites "Aller" et celles de distribution sont calorifugées, la conduite "Retour" et, éven tuellement celles des champs d'épuisement et d'épandage restant nues agissent comme diffuseurs de chaleur dans le sol et dans l'air. 20 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que des By-pass disposés de loin en loin permettent de faire communiquer directement la conduite "Aller" avec la conduite "Retour1,. 30 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que, suivant la revendication 2, une augmentation de débit du circuit est obtenue par 1 1ouverture des By-pass, lesquels, raccourcissant la distance à pareourir pour une partie du flui de contenu dans celui-ci en réduisent le freinage. 40 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que > suivant la revendication 1, ce cir cuit peut comporter un ou plusieurs circuits auxiliaires ou champs dtépui- sement situés en aval et le plus près possible de la zone de distribution afin d'absorber la chaleur restant dans le fluide caloporteur à sa sortie de cette zone. 50 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que, suivant la revendication 1, ce système peut comporter un ou plusieurs circuits ou champs d'épandage prévus pour entrer en action à la saison chaude (en principe de Mai à Octobre) de façon à compléter l'action régulatrice de la conduite "Retour". Ce ou ces circuits doivent se trouver le plus près possible de la source de chialeur, leur entrée branchée sur la conduite 'tAller" et leur sortie sur la conduite "Retour". 6 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grandes distances caractérisé par le fait que, suivant les revendications 4 et 5 les conduites souterraines des champs d'épuisement peuvent recevoir des échangeurs enveloppants pour transmettre la chaleur à des circuits aériens éventuellement protégés du soleil et remplis de liquide incongelable pour éviter de les vidanger l'hiver. 70 - Système de circuit de transport et distribution de chaleur à grande distance caractérisé par le fait que, suivant la revendication 6 les pompes ordinaires ou à chaleur alimentant les circuits aériens sont munis de thermocontacts de sécurité les arrêtant lorsque la température du fluide caloporteur des conduites souterraines descend en-dessous d'une certaine valeur, par exemple + TOC.