Brevet FR2356810A1 — publié le 19780127

I1 est connu de distribuer la chaleur habituellement perdue dans les condenseurs des groupes à vapeur générateurs d'électricit6, en utilisant des groupes spécialement concus à cet effet : au lieu de détendre la vapeur entre par exemple 100 et 0,1 bars, il la d4tendent seulement jusqu'à quelques bars, et la distribution de chaleur sé fait, soit sous forme de vapeur à cette pression, soit sous forme d'eau surchauffée. L'inconvénient de cette disposition est que l'on produit beaucoup moins d'énergie électrique que si on utilisait la détente totale de la vapeur. Suivant l'invention, on utilise une centrale thermique normale, et la chaleur est prises aux condenseurs des turbines de cette centrale, mais la température de ces derniers est remontée dans toute la mesure où cela ne nuit pas au bon fonctionnement des groupes : on peut pour cela monter en général jusqu'à 500 et mEme parfois davantage. Cette température est suffisante pour permettre de desservir les immeublés pourvus de système de chauffage par le sol, mais elle est tout à fait insuffisante pour assurer celui des immeubles existants chauffés par radiateurs. Dans ces derniers, en effet, les températures généralement admises sont de 900 à l'entrée et 700 à la sortie, soit en moyenne 800 qui representent 62 au-dessus de l'ambiance règlementaire de 180. Avec de l'eau à 500, en conservant le même débit, le calcul montre que l'on ressort à 430, et la température moyenne est de 46,5 soit 28,50 au-dessus de l'ambiance. En passant de 62 à 28,50 les courbes données par les fabricants de radiateurs montrent que la puissance calorifique est reduite à 36 % de sa valeur.Encore ce calcul doitil être considéré comme théorique : si l'on veut chauffer économiquement avec de l'eau à 500, il faut prévoir de la refroidir de plus de 70, sinon les débits nécessaires seraient considérables et ils exigeraient des canalisations coûteuses. On cherchera par exemple à refroidir l'eau à 300, la température moyenne sera de (50+30)/2 = 40 , soit 22 au-dessus de l'ambiance, et la puissance calorifique sera réduite à 26 % de sa valeur. D'une façon générale, de l'eau à la température T permet d'assurer une fraction F du chauffage et l'on peut écrire : F = [(T - 18)/62]1,25. Suivant l'invention, on rattrape une partie de l'écart qui existe ainsi entre les besoins du chauffage et les possibilités du système, en remplaçant tous les radiateurs par d'autres de surface plus grande. On joue pour cela préférentiellement sur leur épaisseur, de manière à n'avoir à changer ni le tuyau d'arrivée ni le tuyau de départ d'eau. Si l'on multiplie a surface des radiateurs Par un coefficient K, l'eau à la température T permet d'assurer une fraction XF du chauffage. On peut donner au coefficient X une valeur suffisante pour assurer la totalité du chauffage. Mais on arrive ainsi h des radiateurs volumineux qui sont à la fois encombrants, inesthétiques et cotteux, Or il est important de remarquer que les températures basses sont peu fréquentes.De façon plus précise l'examen des courbes de fréquence des températures montre que si l'on considère un logement qui, par les plus grands froids que l'on doit envisager, exige une puissance P, par exemple 8 kw, et qu'un système de chauffage ne fournit au maximum que P/2, 4 kW pour l'exemple choisi, le système complémentaire que l'on devra prevoir pour fournir la puissance manquante, fonctionne tellement peu de jours par an qu'il ne fournit que 14 % de la chaleur totale consommée dans l'année, Si au lieu de P/2 on fournit 2P/3, le système complémentaire n'a que 6 X de la chaleur totale à fournir. fln voit bien ainsi que l'économie maximale veut que le système relativement compliqué et coûteux constitué par la centrale et les condenseurs, ne fournisse pas la totalité de la puissance nécessaire, mais bien seulement une partie de cette puissance, l'autre étant fournie par un système d'appoint. Suivant l'invention,on fait donc en sorte qu'une chaleur d'appoint puisse etre fournieaen relevant la température de l'eau par un système qui, lui, ne constitue pas une récupération de chaleur perdue, et Par conséquent consomme beaucoup plus d'énergie pour un même résultat, mais qui, en contrepartie met en oeuvre une installation beaucoup moins conteuse. Ce système d'appoint fonctionne dès que la température extérieure tombe en-dessous de celle pour laquelle l'eau a la température T suffit à assurer le chauffage. Si cette température est de 20 et si T = 500 on remonte ainsi par exemple la température de 50 à 5? pour une température extérieure de 10, à 540 pour 00, à 560 pour -1 etc... Lorsque les besoins du chauffage atteignent une puissance P' qui dépasse la puissance P que peut fournir l'eau à la température T, on doit remonter la température moyenne TM des radiateurs de telle manière que (TM-18 )1,25 croisse comme P'/P , ou ce qui revient au même que TM-18 croisse comme (P'/P) 1/1,25. Dans ce qui suit on désignera cette expression par p. Si on désigne Par T'M la nouvelle température moyenne, on pose (T'M-18)/(TM - 18) = P Supposons que la température d'entrée TE remonte à T'E telle que l'on puisse également écrire : (T@- 18)(T@- 18) = p On en déduit : (T'@-18)(TE - 18) = (T'M- 18)(TM- 18) Désignons par T5 la température de sortie de l'eau : par définition de la moyenne il vient 2TM = TE+ TS = T+ T5 2T'M = TE + T'S ###### = ################## = ################## =p La température de sortie crott donc elle aussi dans le rapport p. Les puissances fournies respectivement par le système d'appoint et la centrale , sont proportionnelles à T'E- T et T - T'S. En remontant la tempora- ture T's, on diminue donc la part de fourniture de la centrale,ce qui est regrettable puisque, seule, celte part est une récupération gratuite. Suivant l'invention lorsqu'il y a fourniture de chaleur par le système d'appoint, on diminue la part de l'énergie fournie par ce système en augmentant TE plus vite que le rapport p. Du fait que la moyenne, elle, varie comme p il en résulte en effet que TS augmente moins vite que p ce qui, d'après ce qui précède, procure une économie. La régulation des chauffages traditionnels est obtenue en alimentant les pompes de circulation par un mélange d'eau chaude et d'eau de sortie des radiateurs :~c'est le dispositif thermostatique qui règle les proportions de ce mélange. Avec le système qui fait l'objet de l'invention, ce procédé ne conviert pas, car il diminue la température d'entrée dans les radiateurs, et par voie de censéquence augmente leur température de sortie. Suivant l'invention, le système est régulé en jouant sur le débit de la pompe de circulation,et cela, est obtenu de façon simple en réglant la durée t de périodes de débit espacées de e : si Q est le débit maximal, le débit réel moyen est Qt/t' Pour éviter de trop fortes variations de températures des ra- diateurst t' doit être nettement plus petit que la constante de temps thermique de ces derniers : celle-ci est généralement dlune dizaine de minutes. Une centrale thermique a certaines sujétions de marche qui peuvent en entratner l'arrêt en pleine période de chauffage. Suivant l'invention, la chaufferie appoint qui remonte la température de l'eau a une puissance suffisante pour fournir la totalité de la puissance du chauffage. De la sorte, il fonctionne à@la fois en chauffage d'appoint et en chauffage de secours. Un autre problème est celui de l'étalement des pointes de puissance du chauffage. Suivant l'invention, pour le resoudre, on dispose un ou plusieurs réservoirs d'accumulation d'eau chaude quelque part sur le trajet qui va de la centrale aux utilisateurs. Suivant l'invention, le réservoir d'accumulation est combiné avec le système de chauffage appoint en ce sens qu1il est, soit traversé de part en part par des tubes horizontaux ou inclinés à l'entrée desquels viennent souf fler des bruleurs à mazout, soit munis de faisceaux tubulaires qui reçoivent de la vapeur de la centrale. Le retour de l'eau refroidie à la centrale thermique exige un réseau dont le prix est en général supérieur à celui d'un système de renouvellement par prQlèvement dans un cours d'eau, ou dans des ensembles de puits. Par ailleurs, les centrales thermiques ont en général une puissance telle quelles peuvent aussi bien réchauffer l'eau depuis la température à laquelle on la trouve normalement dans un cours d'eau ou un puits, que depuis le retour du chauffage. Suivant l'invent;on, on réalise donc un réseau de distribution sans réseau de retour. Rien que la différence soit faible, on diminue un peu la puissance électrique fournie par un groupe en remontant la température des condenseurs de Sa turbine. Pour une mEme consosmation de vapeur, la diminution est d'environ 4 % chaaue fois que la température monte de 100. Suivant l'invention, chaque fois qu'il y a plusieurs groupes, on atténue cette diminution en chauffant l'eau par gradins dans plusieurs condenseurs successifs : si l'eau est à 100, on la chauffe par exemple à 300 dans le condenseur d'un premier groupe qui fonctionne ainsi pratiquement sans réduction de puissance, et ce n'est que le second groupe dans le condenseur duquel l'eau est réchauffée de 30 à 500 qui, lui, perd une petite partie de sa puissance. On sait depuis longtemps que la température de l'eau qui permet d'assurer le chauffage de locaux peut être considérablement abaissée si, au lieu de mettre des radiateurs qui mettent en jeu quelques mètres carrés de surface d'échange, on met en jeu les nombreuses dizaines de mètres carrés de sol et de plafond, en noyant dans les dalles un tuyau Parcouru par l'eau de chauffage. Ce système a donné lieu à de nombreuses critiques parce que beaucoup d'installateurs ont prevu des tuyaux trop espacés et trop chauds, si bien que les sols présentaient des zones désagréablement chaudes. Mais avec de lteau à 25 ou 300 on a un chauffage très agréable, et il existe de nombreux immeubles chauffés de cette façon. Suivant l'invention, les immeubles pourvus de chauffage par le sol à basse température sont chauffés Par liteau de sortie des radiateurs des autres immeubles. En outre, dans la zone chauffée suivant l'invention, le chauffage de tous les immeubles encore non achevés, est prévu par des tuyaux noyers dans les dalles et calculés pour des basses températures. ta figure représente un exemplé de réalisation suivant l'invention. La centrale thermique comporte deux groupes 1 et 2. Le condenseur 3 du groupe 1 reçoit de l'eau froide en provenance d'un système d'adduction d'eau quelconque. Il la restitue réchauffée au condenseur 4 du groupe 2 qui la porte à la température voulue. Elle est ensuite acheminée dans la zone d'utilisation par uneconduite 5 et, sur son passage,trouve un réservoir de stockage 6 traversé par des tubes 7 à l'entrée desquels soufflent des bruleurs 8 qui fournissent le chauffage de secours et d'appoint. L'eau chaude est distribuée aux immeubles 9 et,une fois refroidie, elle est soit rejetée aux égouts, soit à nouveau distribuée à des immeubles à chauffage à basse température 10. REVENDICATIONS 1 Distribution de chaleur à partir d'une centrale thermique caractérisée en ce que le fonctionnement des groupes est assuré dans des conditions normales, si bien que la chaleur récupérée aux condenseurs est distribuée sous forme d'eau a température relativement basse. Cette eau étant rendu utilisable en chan geant les radiateurs des immeubles intéressés pour des radiateurs à surface de chauffe plus grande. 9 Perfectionnement suivant revendication 1 qui consiste en ce que le système ne fournit le chauffage qu'au-dessus d'une certaine température extérieure et que, en-dessous.de cette température,l'eau distribuée est réchauffée Par un système d'appoint qui lui, est classique. 3 Perfectionnement suivant revendication 2 qui consiste en ce que la tempera- ture de l'eau est élevée de telle manière que sa valeur au-dessus de l'am biance croisse plus vite que la puissance calorifique à fournir, de manière que la température de sortie de l'eau n'ait pas tendance à trop s'élever, et que, par voie de conséquence, la part fournie par le chauffage d'appoint n'ait pas tendance à devenir trop grande. 4 Perfectionnement suivant revendications 1, 2 et 3 qui consiste en ce que le maintien à la valeur vouluede la température de sortie de l'eau de chauffage est obtenue par une régulation basée sur le principe de la variation du dé- bit moyen envoyé dans les radiateurs. 5 Perfectionnement suivant revendications 2 et 3 qui consiste en ce que la puissance du système de chauffage dtappoint est suffisante pour lui permettre de fournir la quasi totalité du chauffage en cas de non fonctionnement de la centrale thermique. 6 Perfectionnement suivant revendication 1 qui consiste en ce que le système comporte un réservoir de stockage de l'eau chaude, de manière à pouvoir four nir des pointes de chauffage sans exiger de supplément de puissance à la cen trale ou au système d'appoint. 7 Perfectionnement suivant revendications 2 et 6 qui consiste en ce que le ri- servoir de stockage est combiné avec le système de chauffage d'appoint, le premier étant à cet effet traversA par des tubes horizontaux ou inclinés à l'entrée desquels soufflent des @r@leurs, ou dans lesquels passe de la vapeur. 8 Perfectionnement suivant revendication 1 qui consiste en ce que le réseau est simplement constitué de conduites d'amenée d'eau,- l'eau de retour à tempéra ture abaissée étant rejetée. 9 Perfectionnement suivant revendications 1 et 8 qui consiste en ce que l'eau froide destinée à être réchauffée et distribuée est chauffée successivement dans les condenseurs de deux ou plusieurs groupes. différents, de manière i diminuer la baisse de rendement et la perte de production de la centrale. le Perfectionnement suivants revendications 1 et 2 qui consiste en c ue l'eau de retour ?e chauffage des immeubles dont es radiateurs ont @@@ changés, est utilisée pour chauffer des locaux à chauffa@e par le sol qui s'accomode d'eau à basse température.