Brevet FR2805033A1 — publié le 20010817

L'invention proposée consiste 1 ) A produire de l'énergie sous forme d'eau chaude et d'eau glacée à partir d'une ou plusieurs centrales thermodynamiques réversibles associées à un ou plusieurs générateurs traditionnels type ; chaudière à cernbustible, chaudière électrique, générateur vapeur, incinérateur, etc... 2 ) De récupérer l'énergie sur de l'eau de mer, de rivière, de lac ou à partir d'une ressource aquifère souterraine. 3 ) De permettre un fonctionnement secouru de la' centrale thermodynamique par adjonction d'un groupe électrogène 21 l'ensemble. Ce groupe pouvant également fonctionner en appoint énergétique L'installation est composée - d'une centrale thermodynamique eau-eau repère 1, - de 2 échangeurs, repères 2 et 3 sur le circuit boucle d' (amont et aval), - de 3 vannes 3 voies de régulation et inversion de la centrale 1 - Repères 4, 5 et 6, - d'un groupe électrogène repère 7, - d'un générateur repère 8, - d'une vanne 3 voies de régulation et priorité repère 9, - de 2 pompes de circulation réseaux production d'eau chaude et d'eau glacée repères 10 et 11, -d'une pompe de circulation boucle repère 12, - de 2 pompes de puits repères 13 et 14, ou d'une pompe de puisage eau de surface repère 15, - d'un ensemble de vannes automatiques 2 voies, sur circuit puits repères de 16 à 24. Cette invention est particulièrement adaptée à la production d'énergie dont la source de base est l'électricité. La tarification électrique, en FRMICE notamment, est basée sur un s,,jstème dont le tarif varie suivant les périodes de l'année, les jours et les heures d'utilisation. L'invention proposée permet, entre antre, d'utiliser à tout moment la source d'énergie la moins chère et la mieux adaptée, de transférer ces sources, de les secourir l'une par rapport à l'autre d'optimiser a@-nsi la production d'énergie dont la base est centrale thermodynamique eau-eau réversible. Le procède est particulièrement adapté à de la production d'énergie appliquée à des installations utilisant de la basse tels le chauffage et la climatisation et l'eau comme fluide caloporteur pour des TOC variant entre +5 et' +88 C en général, correspondant à des températures extérieures de -10 C à +35 C. Application chauffage climatisation avec chaudières gaz + groupe électrogène La centrale Thermodynamique fournit la totalité des besoins chaud et froid jusqu'à une température dite d'équilibre (TQj en principe proche de +5 C extérieur. Pendant cette période, ' eau chaude est distribuée entre 35 et 55 C et l'eau glacée entre +3 et +12 C selon les types d'émetteurs utilisés. Lorsque la T C extérieure descend en dessous de la température d'équilibre, les chaudières fournissent le complément d'énergie chaude nécessaire, à une température variable de 50 à 80 C. Le fonctionnement est du type simultané proportionnel. Pendant cette séquence de fonctionnement, les besoins froids sont toujours fournis par la centrale thermodynamique - même T C. Tarification électrique élevée dite Pointe Pendant la période pointes de la tarification, 90% de l'énergie est toujours fourni par les PAC mais à partir des groupes électrogènes et non plus par le réseau électrique. Le reste, 60%, étant assuré par les chaudières. Ceci permet de disposer, pendant cette période, d'environ 30% de l'énergie totale froid et de fournir un minimum de besoin en eau glacée Ces périodes se situent en général en hiver, périodes pendant lesquelles les besoins froid sont limités. n cas de défaillance ou d'insuffisance accidentelle, chaudières peuvent, à tout moment, se substituer à la centrale Thermodynamique. 5 Principe de fonctionnement Récupération d'énergie sur eaux de surfaces (mer, lac, rivière; L'eau est captée en surface ou en profondeur de la nappe d'eau soit par une pompe de surface, soit par une pompe immergée, après filtration. Cette eau est dirigée vers l'échangeur repère 3, et cède ou absorbe des calories selon les besoins de la centrale thermodynamique. Un deuxième échangeur repère 2 permet de constituer une boucle en circuit fermé par l'intermédiaire de la pompe 12. La centrale Thermodynamique génère en permanence de l' chaude par son condenseur et -de l'eau glacée par son évaporateur. L'équilibre est obtenu soit par l'évacuation de l'énergie excédentaire par l'échangeur 2, soit par la régulation des vannes repères 4, 5 et 6 permettant de mélanger les 2 fluides (chaud et froid) et par conséquent, d'équilibrer totalement la production, de supprimer le ocrrpage d'eau primaire par arrêt de la pompe 15, ainsi que de la boucle par arrêt de la pompe 12. Cette régulation n'est utilisée que lorsque l'équilibre entre les besoins chaud et froid est atteint, ou proche de l'être, c'est à dire en intersaison pendant les mois d'Avril, Mai et Septembre Octobre. La centrale Thermodynamique fournit de l'eau chaude à une Ton variable de 35 à 6C C selon le fluide frigorigène utilise Cependant et pour la rentabilité de l'installation, une 50 v est considérée comme valeur de référence. Au-delà de cette valeur, lorsque la T C d'eau est insuffisante pour satisfaire les besoins, le générateur 8 fournit le complément en énergie par déverrouillage de la vanne 9. Le fonctionnement est simultané, centrale thermodynamique + générateur avec production de froid également simultanée. Pendant périodes à tarification électrique élevée (pointes), alimentation e@ectrique est coupée et la centrale thermodynamique est alimentée par le groupe électrogène repère î. L'énergie thermique du groupe, refroidissement et co#rbustion, est récupérée et transférée au circuit eau chaude en ,-ortie condenseur. Le diagramme de fonctionnement est le suivant . Désignation P1 Régul. COP Energie Groupe f P2 Régul COP Energie 1/2 brut Gratuite; 1/2' Gratuite: Utile utile HIVER Fro-d I Froid (Nov. Ai CHAUD ' 4, 94 ' 20 3 A M CHAUD 4 94 0 i Hors pointes Pointes M CHAUD 4,94 20 % M A INTERSAISONS ' (15/5 à - M FROID 3,94 Cnaüd A ` A FROID 7 0 30 INTERSAISONS (1 avril au CHAUD 4, 94 Froid i A M CHAUD 94 0 , mai) 50 I ETE Chaud (Juin à sept) FROID î 0 = A M i FROID ? 0 I Les puissances mises en oeuvre ne sont pas figées. Elles peuvent toutes varier et être adaptées à tous les besoins. Le générateur peut produire de l'eau chaude à des valeurs de température 80 à 85 C'. Au-delà, il convient d'arreter la production thermodynamique ou d'évacuer les calories vers l'échangeur La centrale thermodynamique peut produire hors du point d'équilibre, prioritairement du froid et é,=acuer tout partie du chaud, ou du chaud et évacuer tout ou partie du froid, par l'échangeur repère 3. Récupération d'énergie sur eaux souterraines La production d'énergie reste inchangée jusqu'au secondaire de l'échangeur 3, seule la récupération est concernée par ce chapitre, à partir du primaire de l'échangeur 3 et à la place de la récupération en eaux de surfaces. L'énergie récupérée sur 1 ou plusieurs forages aquifères pouvant alternativement être utilisés en captage ou en rejet. Chacun est equipé d'une pompe permettant le nettoyage avec rejet à l'égout invention concerne le manifold de réversibilité qui permet le jeu des vannes 16 à 24 et avec une seule tuyauterie de liaison, de sélectionner automatiquement - soit le pompage, - soit le rejet, - soit le lavage, chaque forage. procédé, à partir d'une simple horloge programme, permet assurer, cycliquement par exemple, toutes les fonctions précitées automatiquement et sans surveillance. procédé est particulièrement adapté pour forages realisés dans les roches fissurées, le calcaire craie. FONCTIONNEMENTS DES PUITS 16 17 18 19 20 21 22 24 25 CAPTAGE PUITS N 1 0 F F 0 F 0 a 0 F F 0 REJET PUITS N 2 CAPTAGE PUITS N 2 F 0 0 F 0 F F 0 F 0 REJET PUITS N 1 LAVAGE PUITS N 1 F 0 F F F 0 F F 0 F LAVAGE PUITS N 2 F F F 0 F F F 0 F 0 = Ouverte F = Fermée installations antérieures à l'invention permettaient de produire de l'énergie par centrale thermodynamique, associée ou non à un générateur (bi-énergie) sans vannes de regulation 4, 5 et 6, qui autorisent 1'arret de la recupération. d'installer un groupe électrogène en secours avec recupération d'énergie, sur n'importe quel générateur, sans 1 intégrer dans cette forme de trigénération avec production simultanée d'eau chaude et d'eau glacée. - d'utiliser une ou plusieurs batteries de forages, de les nettoyer par inversion de cycle avec des pompes immergées mais pas de réaliser toutes les fonctions avec une seule liaison tuyauterie entre le captage et le rejet. REVEND ICATI0NS 1 ) Système caracterisé par l'association de 2 générateurs thermiques et d'un générateur électrique produisant à partir d'une centrale thermodynamique eau-eau prioritaire, de l'eau chaude et de l'eau glacée simultanément en toutes saisons avec récupération d'énergie thermique du générateur électrique (groupe électrogène). 2 ) Système selon revendication 1 caractérisé par la mise en place de vannes ' régulation sur 1a centrale thermodynamique, permettant au système d'atteindre son équilibre sans source de récupération annexe. 3 ) Système selon revendication 2 caractérisé par le montage hydraulique en amont des puits permettant d'une part l'inversion captage rejet et d'autre part le nettoyage avec 1 seule tuyauterie de liaison associée à un manifold hydraulique.