Brevet FR3098125A1 — publié le 20210108

Description Titre de l'invention : Dispositif de filtration pour un système thermique à eau de mer [0001] La présente invention concerne un dispositif de filtration d'eau de mer pour un système thermique à eau de mer. [0002] Un tel système thermique est par exemple une centrale à Energie Thermique des Mers (appelée « centrale ETM ») ou un dispositif de climatisation à eau de mer SWAC (acronyme anglais pour « Sea Water Air Conditionine »). [0003] Le système thermique comporte au moins un échangeur de chaleur utilisant de l'eau de mer. Afin d'empêcher un colmatage de l'échangeur de chaleur, une filtration de l'eau de mer est réalisée en amont de cet échangeur. Cette filtration doit être effectuée avec une perte de charge la plus faible possible, afin de ne pas réduire l'efficacité du système thermique. [0004] Habituellement, dans le cas d'une aspiration d'eau froide, une première filtration est réalisée à l'aide d'une crépine à grosses mailles, agencée à l'entrée d'une conduite d'aspiration débouchant en grande profondeur d'une étendue marine, cette première filtration empêchant l'aspiration de gros poissons. Toutefois, une seconde filtration est nécessaire pour retenir les plus petites particules. [0005] Par ailleurs, de la même manière, une filtration est requise dans le cas d'une as- piration d'eau de mer chaude. [0006] On connait déjà, dans l'état de la technique, des dispositifs de filtration pour des systèmes thermiques à eau de mer. [0007] Dans certains cas, un tel dispositif de filtration peut être sujet à un phénomène appelé « coup de bélier ». Il s'agit d'un phénomène de surpression qui apparaît lors d'une brusque variation de la vitesse de l'eau de mer arrivant dans le dispositif de filtration. Dans le cas d'une centrale ETM ou d'un SWAC, un tel phénomène peut être provoqué par un arrêt brutal de pompe, ou l'ouverture/fermeture rapide d'une vanne. [0008] Un tel coup de bélier peut endommager le dispositif de filtration. C'est pourquoi les dispositifs de filtration connus sont généralement équipés d'un équipement supplémentaire spécifique permettant d'éviter les coups de bélier. [0009] L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en proposant un dispositif de filtration protégé contre les coups de bélier sans nécessiter d'équipement supplémentaire. [0010] A cet effet, l'invention a notamment pour objet un dispositif de filtration d'eau de mer pour un système thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson s'étendant en hauteur, dans une direction verticale, entre une extrémité basse et une extrémité 2 haute, le caisson comportant des parois intérieures délimitant un espace intérieur, et dans lequel : [0011] - le caisson présente une ouverture supérieure à son extrémité haute, [0012] - un élément de filtration est logé dans le caisson, séparant l'espace intérieur en des première et seconde zones, [0013] - le caisson comporte au moins un premier orifice d'entrée débouchant dans la première zone de l'espace intérieur, et au moins un second orifice de sortie débouchant dans la seconde zone de l'espace intérieur. [0014] Le caisson du dispositif de filtration selon l'invention est ouvert dans sa partie su- périeure, cette partie supérieure étant destinée à être disposée à l'air libre. Ceci permet au niveau de l'eau de mer de monter sans contrainte dans le caisson, si bien qu'un coup de bélier est encaissé en transformant l'énergie absorbée par l'eau lors d'une variation brusque de vitesse en énergie potentielle. Le reste du circuit est ainsi protégé du phénomène de surpression. [0015] Il est à noter que l'eau peut ensuite s'évacuer progressivement, sous l'effet de la gravité, jusqu'à retrouver un niveau normal de fonctionnement. [0016] Un dispositif de filtration selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables : [0017] - L'élément de filtration est amovible. [0018] - L'ouverture supérieure présente des dimensions suffisantes pour permettre le passage de l'élément de filtration à travers cette ouverture supérieure. [0019] - Le dispositif de filtration comporte un dispositif de déplacement de l'élément de filtration, agencé au-dessus du caisson, au moins en partie au-dessus de l'ouverture supérieure, comportant par exemple un bras télescopique ou un système de treuil cabestan. [0020] - L'élément de filtration présente une forme générale cylindrique, par exemple à base circulaire ou semi-circulaire. [0021] - L'élément de filtration présente une forme générale plane s'étendant parallèlement à la direction verticale, par exemple une forme rectangulaire. [0022] - Le dispositif de filtration comporte un organe de récupération de déchet agencé en partie basse de l'élément de filtration. [0023] - Le dispositif de filtration comporte un couvercle recouvrant l'ouverture, relié de manière mobile au caisson, et suffisamment léger pour pouvoir se soulever lorsque la pression dans le caisson est supérieure à un seuil prédéfini. [0024] - Le dispositif de filtration est destiné à être agencé sur un fond marin, dans une étendue d'eau présentant une hauteur d'eau maximale à marée haute, dans lequel le caisson présente une hauteur supérieure à la hauteur d'eau maximale à marée haute. 3 [0025] - Le dispositif de filtration comporte au moins un joint d'étanchéité agencé entre l'élément filtrant et au moins l'une des parois intérieures du caisson. [0026] Divers aspect et avantages de l'invention seront mis en lumière dans description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux figures annexées, parmi lesquelles : [0027] - [fig.1] La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une partie de système thermique comprenant un dispositif de filtration selon un premier exemple de mode de réalisation de l'invention ; [0028] - [fig.2] La figure 2 est une vue en perspective du dispositif de filtration équipant le système thermique de la figure 1 ; et [0029] - [fig.3] La figure 3 est une vue similaire à la figure 1 d'une partie de système thermique comprenant un dispositif de filtration selon un second exemple de mode de réalisation de l'invention. [0030] On a représenté partiellement, sur [fig.1] la figure 1, un système thermique à eau de nier, désigné par la référence générale 10. [0031] Le système thermique 10 comporte un dispositif de filtration 12 selon un premier exemple de mode de réalisation de l'invention, ce dispositif de filtration 12 étant représenté plus en détail sur [fig.2] la figure 2. [0032] Le dispositif de filtration 12 comporte un caisson 14 s'étendant en hauteur, dans une direction verticale Z, entre une extrémité basse 14a et une extrémité haute 14b. Par « s'étendant en hauteur », on entend que la plus grande dimension du caisson 14 est sa hauteur. [0033] La hauteur du caisson 14 est choisie de sorte que son extrémité haute 14b soit émergée. [0034] De préférence, le caisson 14 étant destiné à être agencé sur un fond marin, dans une étendue d'eau présentant une hauteur d'eau maximale à marée haute, le caisson 14 présente une hauteur supérieure à la hauteur d'eau maximale à marée haute. Cette hauteur d'eau maximale à marée haute est connue lors de la conception du caisson 14. Ainsi, la hauteur du caisson 14 dépend de l'emplacement prévu pour l'accueillir. [0035] Par exemple, le caisson 14 présente une hauteur d'environ 10 mètre. [0036] Dans un exemple préféré, le caisson présente des dimensions transversales de 4,5m x 3,5m. Ces dimensions transversales sont généralement inférieures à la hauteur du caisson 14. On notera qu'un tel caisson 14 présente un encombrement (emprise au sol) réduit. [0037] Le caisson 14 est creux. Plus particulièrement, le caisson 14 est formé par des parois 16 délimitant un espace intérieur 18. [0038] Conformément à l'invention, le caisson 14 présente une ouverture supérieure 20 à son extrémité haute 14b. De préférence, l'ouverture supérieure 20 est agencée en regard de l'espace intérieur 18 dans la direction verticale Z. Il est ainsi possible d'accéder verticalement à l'espace intérieur 18, à travers l'ouverture supérieure 20. [0039] L'extrémité haute 14b du caisson étant émergée, l'ouverture supérieure 20 est également émergée, si bien que l'espace intérieur 18 débouche à l'air libre à travers cette ouverture 20. [0040] Le dispositif de filtration 12 comporte de préférence une trappe 21 mobile entre une position fermée, dans laquelle la trappe 21 obture l'ouverture supérieure 20, et une position ouverte, dans lequel la trappe 21 libère l'ouverture supérieure 20. Cette trappe 21 est destinée à empêcher l'intrusion de corps indésirables (déchets, oiseaux, etc.) dans l'espace intérieur 18. La trappe 21 forme également un écran thermique, limitant l'apport de chaleur depuis l'extérieur, un tel apport de chaleur extérieur pouvant en effet réduire les performances thermiques du circuit d'eau froide. [0041] La trappe 21 est reliée par une liaison mobile au caisson 14. Par exemple, la liaison mobile est une liaison pivot. [0042] La trappe 21 est suffisamment légère pour se soulever lorsque la pression dans l'espace intérieur 18 dépasse un seuil prédéfini. Ainsi, la trappe 21 se soulève lorsque le niveau d'eau de mer augmente dans l'espace intérieur. En d'autres termes, la trappe 21 ne s'oppose pas à la montée de niveau de l'eau de mer. [0043] Le caisson 14 comporte au moins un premier orifice 22 d'entrée d'eau de mer, destiné à être connecté à une pompe 24 du système thermique 10. La pompe 24 est, de manière classique, destinée à aspirer de l'eau de mer dans une étendue marine, pour l'acheminer vers le dispositif de filtration 12. A cet effet, la pompe 24 est généralement connectée à un conduit (non représenté), s'étendant entre une première extrémité connectée à la pompe 24 et une seconde extrémité débouchant dans l'étendue marine, à la profondeur souhaitée. [0044] Le caisson 14 comporte par ailleurs au moins un second orifice 25 de sortie d'eau de mer, destiné à être connecté à un organe du système thermique, notamment à un échangeur thermique. [0045] Dans l'exemple décrit, les premier 22 et second 25 orifices sont ménagés sur des parois opposées du caisson 14. [0046] Le dispositif de filtration 12 comporte un élément de filtration 26, logé dans le caisson 14. [0047] L'élément de filtration 26 sépare l'espace intérieur 18 en des première 18a et seconde 18b zones. Le premier orifice d'entrée 22 débouche dans la première zone 18a de l'espace intérieur 18, et le second orifice d'entrée 25 débouche dans la seconde zone 18b de l'espace intérieur 18. [0048] Ainsi, l'eau de mer passe à travers l'élément de filtration 26 pour passer de la première zone 18a à la seconde zone 18b. [0049] Avantageusement, la surface de filtration utile doit toujours se trouver sous le niveau de l'eau dans le caisson 14. Une telle surface de filtration doit être suffisamment importante pour limiter les pertes de charge au passage de l'élément de filtration 26. [0050] Par ailleurs, la surface de filtration est par exemple formée par un tissu de maille 4mm X 4mm. [0051] L'élément de filtration 26 est de préférence amovible, cc qui permet de l'extraire du caisson 14 afin de le nettoyer ou de le remplacer. [0052] On notera que le retrait de l'élément de filtration 26 peut aisément être effectué à travers l'ouverture supérieure 20. A cet effet, l'ouverture supérieure 20 présente des dimensions suffisantes pour permettre le passage de l'élément de filtration 26 à travers cette ouverture supérieure 20. [0053] De préférence, le dispositif de filtration comporte un dispositif 28 de déplacement de l'élément de filtration 26, agencé au-dessus du caisson 14, au moins en partie au-dessus de l'ouverture supérieure 20. Le dispositif de déplacement 28 comporte par exemple un cadre agencé au-dessus du caisson 14, et comprenant des moyens de préhension de l'élément de filtration 26, par exemple un bras télescopique ou un système de treuil cabestan, permettant de saisir l'élément de filtration 26 et de le soulever pour l'extraire de l'espace intérieur 18, à travers l'ouverture supérieure 20. [0054] On notera que le nettoyage du filtre peut être réalisé sans arrêt du flux d'eau de mer, la centrale restant en situation nominale de production. En effet, pendant le temps de nettoyage du filtre, il est admis de ne pas disposer de filtration pour des raisons de simplification de la conception et de coût. En particulier, l'eau de mer froide, prélevée à une profondeur suffisante, est considérée comme suffisamment propre pour ne pas occasionner de colmatage pendant la durée du nettoyage. [0055] Conformément au premier mode de réalisation, l'élément de filtration 26 présente une forme générale cylindrique à base semi-circulaire, comme cela est représenté plus en détail sur [fig.2] la Figure 2. Une telle forme est dite en « panier de homard ». [0056] Plus particulièrement, l'élément de filtration 26 présente une première partie de filtration 26a suivant une génératrice semi-circulaire, un fond plan 26b, et une seconde partie de filtration 26b plane, délimitant ensemble la première zone 18a de l'espace intérieur 18. Le premier orifice d'entrée 22 débouche dans cette première zone 18a. [0057] Le fond plan 26b est agencé en parallèle d'un fond 30 du caisson 14. Par exemple, l'élément de filtration 26 est fixé de sorte qu'un espace subsiste entre le fond plan 26b et le fond du caisson 14. En variante, le fond plan 26b repose sur le fond du caisson 14. Il est à noter que le fond plan 26b n'est de préférence pas filtrant, du fait de sa proximité avec le fond 30. [0058] La seconde partie de filtration plane 26c est agencée en parallèle de la paroi du caisson 14 comportant le second orifice de sortie 25. Comme cela est visible sur [fig.1] 6 la figure 1, la seconde partie de filtration plane 26b est séparée de cette paroi du caisson 14 par une distance non nulle. Cette seconde partie de filtration plane 26c est par exemple formée par une toile en demi-cercle, présentant par exemple un rayon de 2 mètres. [0059] La première partie de filtration 26a est par exemple formée par une toile rec- tangulaire, présentant par exemple des dimensions de 6,3 mètres x 2,5 mètres. [0060] L'eau de mer arrivant dans la première zone 18a ressort de cette première zone 18a à travers la seconde partie de filtration plane 26e, la première partie de filtration 26a, et le fond plan 26b. L'eau de mer est ainsi filtrée, les déchets de filtration étant emprisonnés dans la première zone, et se déposant principalement sur le fond plan 26b. [0061] On notera qu'en variante non représentée, l'élément de filtration pourrait présenter une forme générale cylindrique à base circulaire, à base rectangulaire, ou toute autre forme envisageable. [0062] On a représenté sur [fig.3] la figure 3 un dispositif de filtration 12 selon un second mode de réalisation de l'invention. Sur cette figure, les éléments analogues à ceux des figures précédentes sont désignés par des références identiques. Les éléments qui ont été décrits pour le premier mode de réalisation, et qui ne sont pas spécifiquement décrits comme différents dans le second mode de réalisation, peuvent être rapportés à l'identique dans ce second mode de réalisation. [0063] Conformément au second mode de réalisation, l'élément de filtration 26' présente une forme générale plane, notamment rectangulaire, s'étendant dans l'espace intérieur 18, parallèlement à la direction verticale Z. [0064] L'élément de filtration 26' présente cieux bonis latéraux 26a', un bord supérieur 26b' et un bord inférieur 26c'. [0065] Le bord inférieur 26c' repose avantageusement sur le fond 30 du caisson. De préférence, le bord inférieur 26c' est muni d'un joint d'étanchéité, destiné à être pincé entre ce bord inférieur 26c' et le fond 30, afin d'empêcher le passage d'eau de mer entre ce bord inférieur 26c' et le fond 30. [0066] Chaque bord latéral 26a' repose sur une paroi latérale 16 respective du caisson 14. De préférence, chaque bord latéral 26a' est muni d'un joint d'étanchéité, destiné à être pincé entre ce bord latéral 26a' et la paroi latérale 16 correspondante, afin d'empêcher le passage d'eau de mer entre ce bord latéral 26a' et cette paroi latérale 16 COITCSpondante. [0067] Le bord supérieur 26b' est destiné à se trouver au-dessus du niveau de l'eau de mer dans le caisson en fonctionnement normal. La hauteur de l'élément de filtration 26' est donc choisie en fonction de ce niveau d'eau, ce niveau d'eau étant connu par l'homme du métier. [0068] Par exemple, l'élément de filtration 26' présente une hauteur légèrement inférieure à 7 celle du caisson. [0069] On notera que le niveau d'eau de nier peut dépasser le bord supérieur 261,' en cas d'incident faisant monter ce niveau, auquel cas la filtration n'est pas optimale le temps de l'incident. Toutefois, la durée d'un tel incident est suffisamment limitée pour que cette filtration non optimale n'entraine pas de conséquence négative. [0070] Avantageusement, le dispositif de filtration comporte un organe 32 de récupération de déchets, agencé en partie basse de l'élément de filtration 26'. Cet organe 32 de récupération de déchets est par exemple disposé sur le fond 30. [0071] On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes complémentaires sans sortir du cadre des revendications. 8 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif (12) de filtration d'eau de mer pour un système thermique (10), caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (14) s'étendant en hauteur, dans une direction verticale (Z), entre une extrémité basse (14a) et une extrémité haute (14b), le caisson(14) comportant des parois intérieures (16) délimitant un espace intérieur (18), et dans lequel : - le caisson (14) présente une ouverture supérieure (20) à son extrémité haute (14b), - un élément de filtration (26 ; 26') est logé dans le caisson (14), séparant l'espace intérieur (18) en des première (18a) et seconde (18b) zones, - le caisson (14) comporte au moins un premier orifice d'entrée (22) débouchant dans la première zone (18a) de l'espace intérieur, et au moins un second orifice de sortie (25) débouchant dans la seconde zone (18b) de l'espace intérieur. [Revendication 2] Dispositif de filtration (12) selon la revendication 1, dans lequel l'élément de filtration (26) est amovible. [Revendication 3] Dispositif de filtration (12) selon la revendication 2, dans lequel l'ouverture supérieure (20) présente des dimensions suffisantes pour permettre le passage de l'élément de filtration (26) à travers cette ouverture supérieure (20). [Revendication 4] Dispositif de filtration (12) selon la revendication 3, comportant un dispositif (28) de déplacement de l'élément de filtration (26), agencé au-dessus du caisson (14), au moins en partie au-dessus de l'ouverture supérieure (20), comportant par exemple un bras télescopique ou un système de treuil cabestan. [Revendication 5] Dispositif de filtration (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément de filtration (26) présente une forme générale cylindrique, par exemple à base circulaire ou semi-circulaire. [Revendication 6] Dispositif de filtration (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément de filtration (26') présente une forme générale plane s'étendant parallèlement à la direction verticale, par exemple une forme rectangulaire. [Revendication 7] Dispositif de filtration (12) selon la revendication 6, comportant un organe (32) de récupération de déchet agencé en partie basse de l'élément de filtration (26'). [Revendication 8] Dispositif de filtration (12) selon l'une quelconque des revendications 9 [Revendication 9] précédentes, comportant un couvercle (21) recouvrant l'ouverture (20), relié dc manière mobile au caisson (14), et suffisamment léger pour pouvoir se soulever lorsque la pression dans le caisson (14) est supérieure à un seuil prédéfini. [Revendication 10] Dispositif de filtration (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à être agencé sur un fond marin, dans une étendue d'eau présentant une hauteur d'eau maximale à marée haute, dans lequel le caisson (14) présente une hauteur supérieure à la hauteur d'eau maximale à marée haute. Dispositif de filtration (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un joint d'étanchéité agencé entre l'élément filtrant (26, 26') et au moins l'une des parois intérieures du caisson.