Brevet FR2288947A1 — publié le 19760521

On sait que depuis fort longtemps on a cherché à emmagasiner un fluide caloriporteur de façon à oestre en mesure d'utiliser ultérieurement son potentiel thermique. Un tel processus se révèlerait particulièrement intéressant dans le domaine du chauffage domestique ou industriel, où l'on a à ltheure actuelle recours soit à des combustibles nobles (fuel, gaz, etc...), soit à d'autres sources d'énergie semblables (électricité), qui sont d'un est élevé et qui sont au surplus mal employés du fait qutil stagit seulement d'obte- nir une température de l'ordre de 200C.Le processus de stockage thermique permettrait de tirer parti de certaines sources calorifidisponibles pendant un certain laps de temps (énergie solaire cap tée pendant les mois d'été, eaux de refroidissement des centrales thermiques, pompes à chaleur à entratnement électrique fonctionnant la nuit-, eaux chaudes d'arigine géothermique, etc.0.), en vue de chauffer un fluide jusqu'à une température modérée, le fluide caloriporteur ainsi obtenu étant stocké sans perte sensible de chaleur de façon à ce que ses calories puissent être extraites au moment opportun pour le chauffage des immeubles d'habitation ou des locaux industriels. Conformément à la présente invention, le stockage calorifique est réalisé en emmagasinant de l'eau chaude à l'intérieur des nappes phréatiques disponibles dans bon nombre de types de sol, cette eau chaude étant injectée dans la nappe considérée soit par simple infiltration, soit (et c'est la formule qui semble la plus avantageuse) à travers des forages ou puits profonds pratiqués en des points convenables. Il faut toutefois remarquer que l'injection dans la nappe phréatique d'eaux de surface plus ou moins chargées ou polluées risquerait, non seulement de poluer la nappe elle-meme avec tous les in convénients qu'on peut imaginer, mais également de colmater très rapidement les parois des forages ou puits, en rendant ceux-ci inutilisables à très brève échéance. Aussi suivant l'invention prévoiton deux circulations indépendantes l'une de l'autre pour l'utilisation et pour le stockage, ces deux circulations étant reliées aux deux circuits classiques d'un échangeur de chaleur du type à contrecourant. Le dessin annexé, donné à titre exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages quelle est susceptible de procurer Fig. I montre schématiquement l?agencement général d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé de stockage calorifique suivant l'invention, Fig. 2 reproduit fig. 1 lors de la phase d'utilisation des calories emmagasinées. Sur ce dessin la référence 1 désigne la canalisation d'utilisation qu'on supposera raccordée à une installation pour le chauffage de locaux ou à une installation sanitaire. Sur cette canalisation I est monté un réchauffeur 2 propre à élever, lorsque désiré, la température de l'eau ou autre liquide qui parcourt ladite canalisation 1 sous l'effet d'une pompe 3 ; cette canalisation 1 est branchée sur l'un des deux circuits d'un échangeur de température 4. Le réchauffeur 2 peut utiliser n'importe quelle source de calories ; il peut notamment s'agir d'une batterie de capteurs solaires ou de tout autre type d'appareil propre à permettre de chauffer le liquide de la canalisation 1 jusqu une température relativement modérée, de l'ordre par exemple de 700C. L'installation de stockage calorifique suivant I'nvention comprend également une canalisation 5 équipée dtune pompe de circulation 6. Cette canalisation 5, ou canalisation de stockage, se raccorde au second circuit de ltéchangeur 4 et ses extrémités aboutissent dans deux zones distinctes 7 et 8 d'une nappe phréatique. Si l'on suppose que le réchauffeur 2 utilise-les radiations solaires, on comprend que pendant la période chaude la pompe 3 est -commandée de manière à assurer la circulation de l'eau dans la canalisation 1 suivant le sens indiqué par les flèches en fig. 1 ; la pompe 6 fonctionne de façon à ce que liteau de la nappe phréatique soit prélevée dans la zone 7, traverse L'changeur 4 à contre-courant par rapport à la circulation dans la canalisation 1, et soit refoulée dans ladite nappe au niveau de la zone 8.- Cette eau est réchauffée lors de son passage dans ltéchangeur 4 et est donc stockée dans la zone chaude 8 à une température légèrement inférieure à 700C. Si les zones 7 et 8 sont parfaitement isolées l'une de l'autre (une telle condition nécessitant évidemment un choix judicieux de l'implantation des forages ou puits prévus aux extrémités de la canalisation de stockage 5), liteau chaude de la zone 8 ne subit pas d'abaissement sensible de sa température pendant un laps de temps considérable. En conséquence, en période froide les pompes 3 et 6 sont commandées de façon à réaliser les sens de circulation matérialisés par les flèches qui apparaissent en fig. 2.L'eau est préle vée dans la zone chaude 8 et est ramenée à la zone froide 7 après avoir traversé l'échangeur de température 4 qui assure le réchauffe ment de l'eau ou autre liquide qui parcourt la canalisation d'utilisation 1, si bien que cette dernière peut être employée pour le chauffage des locaux sans qu'il soit nécessaire de faire fonctionner le réchauffeur 2. Il va de soi que pour la mise en oeuvre efficace du processus de stockage calorifique sus-exposé il est indispensable d'une part que la nappe phréatique soit située à une profondeur suffisante pour présenter une bonne isolation thermique par rapport à ltatmos- phère, et d'autre part que l'alimentation naturelle de cette nappe au niveau de la zone chaude 8 soit très lente de façon à ne pas affecter de manière trop sensible la température de l'eau chaude stockée. Il doit dalleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de 11 invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de stockage calorifique, caractérisé en ce qutil consiste dans un premier temps à réchauffer le liquide qui parcourt une premiers canalisation, à faire passer ce liquide à l'intérieur de l'un des deux circuits d'un échangeur de chaleur dont le circuit opposé est relié à une canalisation de stockage parcourue par de l'eau froide provenant dtune nappe phréatique appropriée, et à injecter 11 eau ainsi chauffée dans une zone différente de ladite nappe, tandis que dans un second temps lseau chaude est prélevée dans la nappe à travers la canalisation de stockage précitée pour oestre ramenée à l'échangeur de chaleur en vue de réchauffer le liquide de la première canalisation et être finalement re-introduite dans la zone froide de la nappe. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison une première canalisation reliée à une installation de chauffage, un réchauffeur pour ltélévation momentanée de la température du liquide qui parcourt ladite canalisation, une canalisation de stockage dont les extrémités communiquent avec deux zones distinctes dtune nappe phréatique, un échangeur de chaleur dont les deux circuits sont branchés sur les deux canalisations précitées, et des moyens pour assurer la circulation dans chacune desdites canalisations dans deux directions opposées.