Brevet FR2421351A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne un dispositif permettant la captation et la diffusion des calories nécessaires au fonctionnement d'une installation utilisant un dispositif frigorifique, thermodynamique, volumétrique. D'une manière générale, on sait que dans les installations d'énergies nouvelles utilisant le cycle de Carnot, la température de la source froide est très souvent proportionnelle à celle de la source chaude. En effet, la source chaude et la source froide sont deux éléments naturels liés conjointement aux conditions climatiques d'un instant T. Le stockage de la source chaude pose de gros problèmes de déperdition car les écarts de température utilisés sont très importants. I1 parait donc plus évident de travailler sur le stockage de la source froide, solution jamais envisagée jusqu'alors. Le dispositif suivant l'invention rend possible le stockage des calories dues aux écarts de temperature bi-journaliers permettant d'obtenir un bon niveau de température constant pour ali menter en frigories ou en calories un dispositif frigorifique ou thermodynamique. A/ Utilisé en tant que source froide, il permet d'augmenter le rendement de toute installation utilisant le cycle de Carnot ou fonctionnant sur des écarts de température, ex : moteurs ther modynamiques, volumétriques, groupes frigorifiques à absorption. Dans ltétat actuel des techniques, la température de la source froide, augmentée d'une façon proportionnelle à l'augmentation de la température du point chaud de l'installation et la température de la source froide, est la plus intéressante au moment où le point chaud est inopérant. Le dispositif objet de l'invention comporte un échangeur de tuyaux (1) enterré dans le sol, constitué par une nappe de tuyaux ou un ensemble de nappes de tuyaux situé à des profondeurs différentes, destiné à diffuser ou à capter les calories ou les frigories qui auront e été accumulées dans le sol par celui-ci. Dans le cas drune installation destinée a' obtenir une source froide, la profondeur, à laquelle seront enterrées les différentes nappes de tuyaux, doit être maximum tout en étant au-dessus ou niveau supérieur maximum de la nappe phréatique. Elles seront placées avantageusement sous une construction hors sol qui évitera que le rayonnement solaire vienne réchauffer cette partie du terrain, exemple : situes sous la batterie de capteurs servant comme point chaud pour une installation de réfrigération par absorption ou pour une pompe solaire. Dans le cas où l'installation est utilisee en tant que source chaude, la profondeur optimum, pour des régions peu enneigées où le rayonnement solaire est suffisant, à laquelle il faut enterrer les nappes de tuyaux est environ î18o m. En effet, la quantité de calories arrivant naturellement sur le sol n'e'tant pas négli geable, nous avons tout intérêt à la récupérer. Le liquide caloporteur avant d'entrer dans l'échangeur de tuyaux passe dans la batterie d'échange liquide/air afin de prélever ou de diffuser les calories provenant de l'échangeur d'utilisation 8. Dans le cas de la source froide, cette batterie dlé- change liquide/air à convection forcée e pourrait etre complétée avantageusement par un dispositif aéroréfrigérant, dans le cas où le problème de la perte d'eau n'est pas essentiel. Le dispositif de mise en service de la batterie d'échange liquide/air 2 est en général un ventilateur 3.Ce ventilateur 3 est commandé par un dispositif { mesurant des différences de température entre la tem pérature ambiante, par l'intermédiaire d'une sonde 6, et la tem pérature du liquide sortant dn dispositif d'échange d'utilisation par l'intermédiaire d'une sonde 4. Dans le cas de la source froide, le dispositif 7 permettra d'enclencher le dispositif 3 Si la température mesurée par la sonde 4 est supérieure de 30 à la température mesurée par la sonde 6 Dans le cas de la source chaude, le dispositif 7 enclenchera le ventilateur 3 si la température mesurée par la sonde 4 est in ferieure de 30 à la température mesurée par la sonde 6. Le dispositif 7 est un différentiel électronique mesurant des écarts de température entre 2 sondes branchées au point a et au point b, en supposant que l'appareil donne l'ordre d'enclenchement quand "a est supérieur à "b" de "x" degrés. En général les dispositifs wifférentiels ont une plage de réglage de 0,5 à 200. Dans la pratique, pour le règlage de cet appareil, il convient d'observer la consommation électrique du dispositif 3, par rapport à lténergie captée ou diffusée par le dispositif 2 qui est elle-nême proportionnelle à l'écart de température entre le point 4 et le point 6.Plus l'écart de température est important, plus le coefficient de performance de 2 par rapport à 3 sera bon, mais quantitativement, la quantité d'énergie transférée par l'installation diminuera. I1 convient donc de règler l'écart de tem pérature de manière à obtenir le meilleur coefficiellg dc terfor- mence par rapport à la quantité minimale de calories a transfe- rer par jour.D'après ltexpérience, le dispositif 2 (batterie d'échange liquide/air à ventilation forcée) a un coefficient de performance de 10 pour une différence de temperature de 30 Le circuit hydraulique est animé par un circulateur 5 qui ne doit s'arrêter que dans le cas où l'installation est entièrement déconnectée. En effet, l'installation raccordée en 8 peut star- rester pour une cause de non besoin immédiat, mais pendant ce temps, notre procédé continuera son travail d'accumulation de froid ou de chaud. D'autre part, le circuit hydraulique est un circuit fermé et il est donc possible à'utiliser un fluide caloporteur. Pour les installations mixtes utilisant pendant une période de l'année l'invention en tant que source froide, et en tant que source chaude pendant une autre partie de l'année, il est possible par une commutation électrique des sondes 4 et 6 par rapport à a et "b" d'obtenir le fonctionnement en source froide ou source chaude de cette installation (voir figure 2) Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où une installation nécessite une source froide située entre 120 et 40- ou une source chaude située entre 0 et 12 . Des applications particulièrement intéressantes peuvent être - Source froide d'une pompe solaire située dans un pays chaud - Source froide d'un dispositif de climatisation solaire par absorption - Source froide pour une petite centrale électrique foncti onnant onnant à lténergie solaire ou par combustion d'un matériau. - Production d'eau chaude sanitaire par pompe de chaleur dans les pays chauds. - La possibilité de récupération de l'eau apparaissant au niveau du dispositif 2 de l'installation produisant des calories pour une installation de chauffage par pompe de chaleur dans les pays tempérés. R E V E N D T Css! I O N S I - Procédé d'émission et de diffusion de calories utilisant un circuit hydraulique fermé, comportant une batterie d'échange air/eau (2), une pompe de circulation (5), un échangeur (1) enterré dans le sol et un échangeur (8) relié à un deuxième circuit d'utilisation des calories ou frigories, caractérisé par le fait que ltair est forcé sur la batterie d'échange air/eau par un ventilateur ()) commandé par un dispositif différentiel (7) comportant deux sondes de température ; une première sonde (4) prend la température du liquide à l'entrée de la batterie d'échange air/eau, une deuxième sonde (6) capte la température de l'air ambiant. 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé T, caracté- risé par le fait que l'échangeur (2) est situé en aval du point d'utilisation (8) et en amont de l'échangeur enterré (1), de telle sorte que le liquide provenant de (8) passe dans (2) avant ltéo changeur (1) 3 - Procédé selon I ou 2, caractérisé par le fait que la circulation dans l'échangeur (2) est toujours maintenue quelque soit le fonctionnement de 3) (marche ou arrêt) même lorsque un échange n'est pas nécessaire ni souhaitable. 4 - Dispositif selon les revendications 2, 4, 4, caractérisé par le fait que, seub en cas de disjonction totale de l'installation, la pompe de circulation s'arrete de fonctionner0 5 - Dispositif selon la revendication (2) caractérisé par le fait que le ventilateur du dispositif d'échange liquide/air est commandé par un dispositif différentiel mesurant des écarts de température nAgatifs ou positifs avec une plage de réglage de différence de température réglable ou déterminée. 6 - Dispositif selon la revendication (5) caractérisé par le fait qu'il comporte un permutateur électrique permettant par une simple permutation des sondes des mesures de température, de faire passer l'utilisation de l'invention soit en production de calories, soit en diffusion de calories. 7 - Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par le fait qu'il est $ibieė compléter le dispositif batterie d'rez change air/liquide en dispositif aéro-réfrigérant quand le dispositif est utilisé en tant que source froide. 8 - Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par le fait qu'il est utilisable en tant que source froide pour des dispos sitifs moteur thermodynamique, groupe d'absorption ou moteur volumétrique et qu'il est utilisable en tant que source chaude par une simple commutation électrique provoquant la permutation des deux sondes0