Brevet FR2534673A1 — publié le 19840420

" Dispositif pour le prélèvement de chaleur du sol a partir d'eau profonde" La.demande de brevet allemand n P 31 15 743 décrit un dispositif pour la captation de chaleur du sol à partir d'eau profonde et/ou a partir de terrains entourant l'eau profonde, au moyen d'une source introduite verticalement dans le sol, consistant en des tuyaux conduisant un fluide porteur intermédiaire, le ou les tuyaux, tournés avec leur surface extérieure, vers le terrain, étant obturés à leur extrémité inférieure, et parcourus, en circuit fermé, par le fluide porteur intermédiairé, le circuit étant constitué, d'une part, pour être en contact, au-dessous de la surface du sol, avec lteau prodonde et/ou le terrain environnant, et, d'autre part, étant relié avec le côté primaire d'une pompe a chaleur disposé à l'extérieur du terrain.Le ou les tuyaux qui sont tournés avec leur surface extérieure vers le terrain sont constitués par des tuyaux ondulés formés à leur extrémité inférieure, dans lequel ou dans lesquels sont engagés, par le haut, un ou plusieurs tuyaux lisses qui débouchent librement dans l'extrémité inférieure tournée vers l'obturation des tuyaux ondulés. Le fonctionnement sans problèmes du point de vue de la technique thermique de sondes de terrain n'est alors possible que si, à chaque instant, peut être assuré un courant d'apport de chaleur suffisant en provenance de l'environnement de la sonde. Il existe alors une très bonne capacité de conduite de chaleur du terrain lorsque celui-ci est constitué avec des couches continues conductrices d'eau profonde. Une série de conditions exigées est posée par la construction de sondes de terrain. C'est ainsi que ces sondes doivent posséder une très faible résistance à la traversée de la chaleur, de faibles pertes de pression, une étanchéité absolue et une résistance permanente à la corrosion. En outre, il est nécessaire que la construction permette une introduction dans le sol aussi peu coûteuse que possible. En tenant compte de la fable résistance à la traversée de la chaleur exigée, des sondes pour chaleur terrestre en tuyaux d'acier ont été mises au point, dont l'épaisseur de paroi était de 6,3 millimètres. Avec ce mode de construction, on tenait compte et acceptait une corrosion, les extrémités faites dans d'autres domaines indiquant une érosion du matériau de seulement 0,11 mil limètre par an. Dans le domaine de brevet mentionné, est mise en oeuvre une sonde en tuyau ondulé en acier spécial dont l'épaisseur de paroi s'élève par exemple à 0,75 millimètres. Il en résulte une résistance à la traversée de la chaleur relativement faible et, en raison du matériau en acier spécial, une résistance à la corrosion relativement élevée. En raison de la faible épaisseur de paroi, il est nécessaire que toute corrosion éventuelle soit complètement exclue. Il a cependant été constaté que, avec certains types d'eaux profondes, notamment des eaux à teneur en chlore, une corrosion n'était pas totalement exclue, même avec emploi d'acier spécial anobli. La présente invention a pour but d'améliorer la sonde décrite dans la demande de brevet mentionnée, de telle sorte que cette résistance totale à la corrosion soit obtenue et que soit ainsi assurée une longue durée de survie de la sonde. En outre, les avantages essentiels de la sonde à tuyau ondulé ne doivent pas être pour autant diminués. Dans ce but, les tuyaux ondulés, constitués en métal, sont pourvus sur leur surface extérieure, d'une mince couche de matière synthétique et l'extrémité infé rieure est rendue étanche avec un tuyau souple rétracté qui s'applique aussi bien sur une partie du tuyau ondulé que sur la pièce de fermeture inférieure. L'avantage essentiel de invention réside en ce que, grâce au revêtement en matière synthétique, il est possible d'utiliser pour le tuyau ondulé un matériau beaucoup moins coûteux que lacer spécial, par exemple un acier au carbone normal ou de l'aluminium ou du cuivre. Tous ces matériaux possèdent une résistance à la traversée de la chaleur plus- faible que, par exemple, l'acier spéw cial, de telle sorte qu'une partie de la résistance à la traversée de la -chaleur qui a été accrue par la couche de matière synthétique se trouve compensée par la plus faible conductibilité thermique du matériau du tuyau ondulé. A l'extrémité inférieure du tuyau ondulé est prévue, pour obturer efficacement, de manière étanche, la face frontale inférieure du tuyau ondulé, un tuyau souple rétractable appliqué sur cette face frontale. Avantageusement, la couche de matière synthétique avec une épaisseur uniforme, est appliquée sur le tuyau ondulé. Pour cela, conviennent particulièrement des bandes dites auto collantest qui sont enroulées solidement sur le tuyau ondulé. L'adhérence de soudage peut avoir lieu d'elle-même, mais cependant elle peut être accélérée par l'apport de chaleur. Une autre solution consiste à appliquer la couche de matière synthétique, sur la surface extérieure du tuyau ondulé, par projection ou pulvérisation au pistolet. De cette manière, il est possible de réaliser des couches de matière synthétique très minces mais efficaces. L'épaisseur de la couche de matière synthétique doit être réduite à un minimum, tout en tenant compte de la résistance à la corrosion désirée et des solicitations mécaniques à prévoir.Elle peut, par exemple, être inferieure à 1 millimètre. Comme matériau pour la couche de matière synthétique, le polyuréthane convient particulièrement. Ce matériau possède une résistance élevée à l'usure par frottement, de sorte qu'un endommagement de la couche de matière synthétique ne risque pas de se produire lors de l'introduction du tuyau de sonde, ni lors de déplacements dans les terrains voisins. Un autre avantage important de ce matériau consiste en ce qu'il est facile à appliquer par enduction ou par-projection au pistolet. Le polyuréthane peut être dissous dans un solvant et la solution liquide peut être appliquée ensuite par projection au pistolet en une couche de polyuréthane solidement adhérente sur la surface extérieure du tuyau ondulé. Pour la fabrication de tuyaux ondulés récouverts d'une couche de matière synthétique, on enroule, sur le tuyau pourvu d'une couture de soudure longitudinale et ondulé, des bandes de matière synthétique auto-collantes au moyen d'un ou plusieurs organes de filage tangentiels. En vue d'accélérer le processus d'auto-soudage, le tuyau peut être équipé avec un dispositif de chauffage. Une autre solution consiste à faire passer le tuyau à soudure longitudinale et ondulé à travers une ou plusieurs buses de projection qui pulvérisent une masse de matière synthétique, avantageusement du plyuréthane, sur le tuyau ondulé. Dans ce 'cas, le processus d'évaporation du solvant peut également être accéléré par- un apport de chaleur. Les deux procédés ci-dessus peuvent être combinés en appliquant tout d'abord un enroulement sur le tuyau et en pulvérisant ensuite, sur ce tuyau pourvu de l'enroulement, une masse de matière synthétique, par exemple, du polyuréthane. Suivant un mode intéressant de réalisation du procédé, on apporte, tout d'abord, sur le tuyau ondulé, uue masse à élasticité permanente et de bonne conductibilité de la chaleur qui remplit, au moins partiellement, les creux de l'ondulation et on procède à l'extrusion de la masse de matière synthétique sur les crêtes des ondulations, autant que possible sans inclusion d'air La conductibilité thermique de la matière syn thétique peut avantageusement être accrue par addition de produits conducteurs, tels que de la poudre métalli- que, du graphite ou de la suie. L'invention est expliquée ci-après à l'aide d1un exemple de réalisation représenté schématiquement par la figure unique annexée. La figure représente une sonde à enfoncer dans le sol, qui consiste en un tuyau métallique ondulé 10 qui est obturé de manière étanche, à son extrémité inférieure, par un bouchon en matière synthétique 17 engagé par vissage. A I'intérieur du tuyau ondulé 10, est disposé un tuyau en matière synthétique 8 qui débouche librement de telle sorte que le fluide porteur de chaleur qui setrouve dans la fente annulaire comprise entre le tuyau en matière synthétique 8 et le tuyau métallique ondulé 10 peut circuler dans le sens ascendant en captant la chaleur du terrain environnant Conformément à l'invention, le tuyau ondulé 10 est pourvu, sur sa surface extérieure, d'un revêtement en matière synthétique 18, dont l'épaisseur de la couche est choisie à une grandeur telle que cette couche puisse résister aux sollicitations mécaniques ainsi qu'à l'attaque par corrosion.Cependant, l'épaisseur de cette couche est tellement faible que la chaleur qui s' écoule à partir du terrain dans l'intérieur du tuyau ondulé 10, ne rencontre aucune résistance notable dans la traversée de la paroi du tuyau. Une épaisseur de 0,1 à 0,2 milli mètre de la couche de matière synthétique s est révélée satisfaisante dans ces conditions. Comme matériau constitutif, il est prévu, de préférence, le polyuréthane qui est appliqué sous la forme d'une solution liquide par une opération de travail en continu sur le tuyau ondulé 10. Après évaporation du solvant, il se forme sur la surface extérieure du tuyau ondulé 10 une couche d'épaisseur uniforme 18, qui adhère fortement à cette surface et constitue un revêtement étanche. Etant donne que les sondes à tuyau ondulé sont coupées à longueur et confectionnées seulement sur le lieu d'emploi, c'est t-dire qu'il est procédé à l'introduction par vissage du bouchon obturateur 17, puis à l'enfoncement de la sonde dans le sol, et enfin à l'introduction du tuyau en matière synthétique 8, il est possible cependant que, malgré le revêtement protecteur en matière synthétique 18, il se produise une attaque de corrosion sur la surface frontale d'extrémité 20 du troncon de tuyau ondulé qui a été coupé à longueur. Pour exclure cette possibilité, est enfilé et rétracté sur cette extrémité, un tuyau en matière rétractable 19 de telle sorte qu'il soit appliqué sur l'extrémité du tuyau ondulé 10 ainsi que sur le bouchon obturateur en matièrd synthétique 17. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour le prélèvement de chaleur du sol à partir d'eau profonde et/ou à partir du terrain entourant l'eau profonde, au moyen d'une sonde introduite verticalement dans le sol, consistant en tuyaux conduisant un fluide porteur de chaleur intermédiaire, le ou les tuyaux tournés, avec leur surface extérieure vers le terrain environnant, étant obturés à leur extrémité inférieure, et parcourus, en circuit fermé, par le fluide porteur de chaleur intermédiaire, le circuit étant constitué, d'une part pour être en contact, au-dessous de la surface du sol, avec l'eau profonde et/ou le terrain environnant, et, d'autre part, étant relié avec le côté primaire d'une pompe à chaleur disposée à Isextérieur du terrain, le ou les tuyaux qui sont tournés, avec leur surface extérieure, vers le terrain étant constitués par des tuyaux ondulés, fermés à leur extrémité ;inférieure, dans lesquels sont engagés, par le haut, un ou plusieurs tuyaux lisses qui débouchent librement dans l'extrémité inférieure tournée vers l'obturation des tuyaux ondulés, dispositif caractérisé en ce que les tuyaux ondulés (10) constitués en métal, sont pourvus, sur leur surface extérieure, d'une mince couche de matière synthétique (18), l'extrémité inférieure du tuyau ondulé (10) étant rendue étanche avec un tuyau souple rétractable (19) enfilé et appliqué par rétraction sur une partie du tuyau ondulé (10) ainsi que sur le bouchon d'obturation d'extrémité (17). 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de matière synthetìgue (18) repose, avec une épaisseur uniforme, directement sur la surface extérieure du tuyau ondulé (10) 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la couche de matière synthétique (18) consiste en bandes auto-adhésives. 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de matière synthétique (18) est appliquée sur la surface extérieure du tuyau ondulé par projection ou pulvérisa- tion au pistolet. 5 ) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la couche de matière synthétique (18) présente une épaisseur maximale de 1,5 millimètre, et, notamment, une épaisseur inférieure à un millimètre. 60) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche (18) consiste en polyurethane. 70) Procédé pour la fabrication d'un tuyau ondulé pour un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, procédé caractérisé en ce que, sur le tuyau ondulé à couture de soudage longitudinale, sont enroulées des bandes de matière synthétique, au moyen d'un ou plusieurs organes de filage tangentiels. 80) Procédé suivant la revendication 7, carac térisé en ce que l'on fait passer le tuyau à couture desoudage longitudinale et ondulé à travers une ou plusieurs buses de pulvérisation qui projettent sur le tuyau ondulé une masse de matière synthétique. 90) Procédé suivant l'une des revendications 7 ou 8, caractézisé en c qu'il est mis en place, tout d'abord, sur le tuyau, un revêtement par enroulement d'une bande, et en ce qu'une masse de matière synthétique est pulvérisée ensuite sur cet enroulement. 100) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'on apporte, tout d'abord, sur le tuyau ondulé, une masse à élasticité permanente et de bonne conductibilité de la chaleur qui remplit, au moins partiellement, le creux de l'ondulation et on procède à l'extrusion de la masse de matière syntnétique sur les crêtes des ondulations, autant que possible sans inclusion d'air.