Brevet FR3148826A1 — publié le 20241122

TITRE : DISPOSITIF DE CONSTRUCTION D’UNE SOUS-STATION DE CHAUFFAGE URBAIN ET SOUS-STATION LE COMPORTANT Le dispositif (450) de construction d’une sous-station de chauffage urbain comporte - au moins une embase horizontale (455), - une pluralité de moyens (475) de fixation de pieds verticaux (470) sur une embase horizontale, - les pieds verticaux fixés sur les moyens de fixation et, sur au moins un pied, un collier (510) configuré pour retenir en position une canalisation (570). Figure pour l’abrégé : Figure 12 DISPOSITIF DE CONSTRUCTION D’UNE SOUS-STATION DE CHAUFFAGE URBAIN ET SOUS-STATION LE COMPORTANT Domaine technique de l’invention La présente invention vise un dispositif de construction d’une sous-station de chauffage urbain et une sous-station le comportant. État de la technique Afin de limiter les gaz à effet de serre, plusieurs agglomérations ont fait le choix d’un chauffage urbain. Le principe est un réseau souterrain qui véhicule de l'eau surchauffée, haute pression à travers la ville. Alimenté par une unité de production, le réseau distribue la chaleur aux bâtiments qui lui sont reliés (hôpital, écoles, lycées, collèges, logements collectifs...). Cette eau surchauffée est acheminée par des canalisations desservant les immeubles équipés de postes de livraison appelés sous-stations. Les sous-stations connues présentent de nombreux inconvénients. D’abord, le prix élevé de ces sous-stations, car leur fabrication est réalisée sur mesure pour tenir compte des contraintes de dimension, puissance, schéma de principe, orientation, etc…. De plus, il y a des risques d’endommager les sous-stations lors de leur transport. Ce transport est, par ailleurs, onéreux. La manutention des sous-stations est complexe, car leur masse excède les 150 Kg. Lors de la livraison, se présentent des difficultés d’acheminement jusqu’au local d’accueil et à l’intérieur de ce local, car il faut franchir des couloirs, des escaliers, des portes étroites, etc…) et le local d’accueil peut avoir de faibles dimensions. Enfin, le manque de main-d’œuvre concernant les tuyauteurs / soudeurs et les délais de livraison des fournisseurs, par exemple en ce qui concerne les compteurs et les échangeurs, rendent les délais d’installation très importants. La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients avec un concept de sous-stations selon plusieurs modèles possédant tous le même schéma de principe. Cette conception permet d’adapter la sous-station selon l’orientation des réseaux existants. Un châssis adaptable permettant d’accepter les différents modèles. Les sous-stations La conception modulaire des sous-stations permet leur vente et leur livraison sous forme de kit pour un montage directement dans le local d’accueil sans avoir besoin de tuyauteur/soudeur. Cette conception modulaire facilite aussi le remplacement des composants grâce à l’interchangeabilité des modules (réparation, changement de puissance, etc…). Cette conception permet aussi un assemblage sans l’échangeur et/ou compteur, ce qui réduit les délais d’installation. Chaque sous-station est conçue pour être compacte une fois assemblée, par exemple avec un encombrement de 0,68 m² à 1,5 m² selon les configurations. L’entretien s’effectue à faible cout, simplement en changeant les modules. L’invention permet aussi un rétrofit grâce à l’interchangeabilité des modules. Par exemple, les colliers sont compatibles avec des diamètres nominaux (« DN ») allant jusqu’au DN100, soit 100 mm. Dans cette conception, des pieds permettent d’adapter la sous-station à la tuyauterie des différents types d’échangeurs. L’inventeur a constaté que le montage d’une telle sous-station est simple et rapide : elle est effectuée par un monteur ou un technicien de maintenance en une durée comprise entre 4 et 8 heures. La conception est pensée pour accueillir plusieurs puissances d’échangeur et accepter des orientations différentes. De plus, la conception très compacte permet d’adapter la sous-station à tous les locaux. Les composants supportés par le kit comportant l’embase, les pieds et les colliers comportent : - un échangeur de chaleur, - un filtre, - un manomètre sur le circuit primaire, et - un manomètre sur le circuit secondaire. En revanche, des configurations ne comportent pas de vanne sur la tuyauterie principale du réseau secondaire, ce qui permet d’ajouter un coude si l’on souhaite changer l’orientation. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et de la sous-station objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, un positionnement d’une sous-station objet de l’invention, entre un réseau de chaleur primaire et un réseau de chaleur secondaire, représente, sous forme d’une photographie, une embase munie de perçages taraudés pour le montage de moyen de fixation de pieds, représente, sous forme d’une photographie, un moyen de fixation d’un pied sur une embase, représente, sous forme d’une photographie, une embase, des pieds et des moyens de fixation des pieds sur l’embase, représente, sous forme d’une photographie, deux parties d’un collier, représente, sous forme d’une photographie, un pied muni d’un moyen de fixation pour montage sur une embase et d’un collier fermé, représente, sous forme d’une photographie, le support d’une canalisation par un collier monté sur un pied, représente, sous forme d’une photographie, une sous-station en cours de montage, dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention, représente, schématiquement, le positionnement d’un échangeur entre un réseau primaire et un réseau secondaire, représente, schématiquement et en vue de dessus, une embase munie de moyens de fixation et de pieds, dans une première configuration du dispositif objet de l’invention, représente, en perspective, une première configuration du dispositif objet de l’invention, nu, représente, en perspective, le dispositif illustré en , après montage d’un échangeur et de canalisations, représente, schématiquement et en vue de dessus, une embase munie de moyens de fixation et de pieds, dans une deuxième configuration du dispositif objet de l’invention, représente, en perspective, une deuxième configuration du dispositif objet de l’invention, nu, représente, en perspective, le dispositif illustré en , après montage d’un échangeur et de canalisations, représente, schématiquement et en vue de dessus, une embase munie de moyens de fixation et de pieds, dans une troisième configuration du dispositif objet de l’invention, représente, en perspective, les composants d’une troisième configuration du dispositif objet de l’invention, représente, en perspective, les composants illustrés en , assemblés dans la troisième configuration du dispositif objet de l’invention, représente, en perspective, le dispositif illustré en , après montage d’un échangeur et de canalisations, et représente, en perspective, une sous-station complète objet de l’invention, comportant le dispositif objet de l’invention, dans une troisième configuration. Description d’exemples de réalisation de l’invention La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle. Comme on le comprend à la lecture de la présente description, divers concepts inventifs peuvent être mis en œuvre par une ou plusieurs méthodes ou dispositifs décrits ci-après, dont plusieurs exemples sont ici fournis. Les actions ou étapes réalisées dans le cadre de la réalisation du procédé ou du dispositif peuvent être ordonnées de toute manière appropriée. En conséquence, il est possible de construire des modes de réalisation dans lesquels les actions ou étapes sont exécutées dans un ordre différent de celui illustré, ce qui peut inclure l'exécution de certains actes simultanément, même s'ils sont présentés comme des actes séquentiels dans les modes de réalisation illustrés. L'expression "et/ou", telle qu'elle est utilisée dans le présent document et dans les revendications, doit être comprise comme signifiant "l'un ou l'autre ou les deux" des éléments ainsi conjoints, c'est-à-dire des éléments qui sont présents de manière conjonctive dans certains cas et de manière disjonctive dans d'autres cas. Les éléments multiples énumérés avec "et/ou" doivent être interprétés de la même manière, c'est-à-dire "un ou plusieurs" des éléments ainsi conjoints. D'autres éléments peuvent éventuellement être présents, autres que les éléments spécifiquement identifiés par la clause "et/ou", qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, une référence à "A et/ou B", lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un langage ouvert tel que "comprenant" peut se référer, dans un mode de réalisation, à A seulement (incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à B seulement (incluant éventuellement des éléments autres que A) ; dans un autre mode de réalisation encore, à A et B (incluant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Tel qu'utilisé ici dans la description et dans les revendications, "ou" doit être compris de manière inclusive. Telle qu'elle est utilisée dans la présente description et dans les revendications, l'expression "au moins un", en référence à une liste d'un ou de plusieurs éléments, doit être comprise comme signifiant au moins un élément choisi parmi un ou plusieurs éléments de la liste d'éléments, mais n'incluant pas nécessairement au moins un de chaque élément spécifiquement énuméré dans la liste d'éléments et n'excluant pas toute combinaison d'éléments dans la liste d'éléments. Cette définition permet également la présence facultative d'éléments autres que les éléments spécifiquement identifiés dans la liste des éléments auxquels l'expression "au moins un" fait référence, qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, "au moins l'un de A et B" (ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A ou B", ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A et/ou B") peut se référer, dans un mode de réalisation, à au moins un, incluant éventuellement plus d'un, A, sans B présent (et incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B, sans A présent (et comprenant éventuellement des éléments autres que A) ; dans encore un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, A, et au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B (et comprenant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Dans les revendications, ainsi que dans la description ci-dessous, toutes les expressions transitoires telles que "comprenant", "incluant", "portant", "ayant", "contenant", "impliquant", "tenant", "composé de", et autres, doivent être comprises comme étant ouvertes, c'est-à-dire comme signifiant incluant mais non limité à. Seules les expressions transitoires "consistant en" et "consistant essentiellement en" doivent être comprises comme des expressions transitoires fermées ou semi-fermées, respectivement. On note que les termes « dispositif de calcul » désignent tout ensemble électronique susceptible d’exécuter des instructions représentatives d’une étape d’un algorithme ou du procédé objet de la présente invention. Un tel dispositif de calcul est exemplifié en regard de la . On note que les termes « moyens de saisie » désignent tout moyen d’interaction depuis un système ou utilisateur externe et un dispositif de calcul. Un tel moyen de saisie peut correspondre, par exemple, à une API (pour « Application Programing Interface », traduit par interface de programmation applicative) ou à une interface homme-machine (tels un clavier et/ou une souris) pouvant être associée à une interface graphique utilisateur (traduit de « graphic user interface », ou « GUI »). On note que les termes « interfaces informatiques » désignent tout moyen d’interaction depuis un dispositif de calcul vers un système ou utilisateur externe. Une telle interface informatique peut correspondre, par exemple, à une API ou à une interface homme-machine (tel un écran) pouvant être associée à une interface graphique utilisateur. On observe, en , schématiquement, un positionnement d’une sous-station 100 objet de l’invention, entre un réseau de chaleur primaire 105 et un réseau de chaleur secondaire 110. Le réseau de chaleur primaire 105 est chauffé par une chaufferie 115 comportant des chaudières 120 et une source de combustible 125, par exemple un réseau d’acheminement de gaz. Le réseau secondaire 110 est ici représenté dans un immeuble de logements 130. La chaufferie 115 chauffe l’eau circulant dans le réseau primaire 105, qui l’achemine jusqu’à la sous-station d’échange de chaleur 100. L’eau du réseau secondaire 110 y est chauffée, par échange de chaleur avec l’eau du réseau primaire 105 et circule entre les logements de l’immeuble 130, pour les chauffer. Comme illustré en , un dispositif 150 objet de l’invention prend la forme d’un châssis modulaire qui comporte au moins une embase 155 munie de perçages taraudés 160. Cette embase 155 est, par exemple, formée d’une plaque d’acier galvanisé rectangulaire pliée sur ses quatre bords après retrait de ses quatre coins. Comme exposé en regard de trois exemples de configurations du dispositif objet de l’invention, la position des perçages taraudés 160 sur l’embase 155 est variable selon les configurations. Le dispositif 150 comporte aussi des moyens de fixation 175 de pieds 170 perpendiculairement au plan de l’embase 160. Dans l’exemple représenté en , les pieds sont des profilés de section carré, en acier galvanisé. Dans cet exemple, les moyens de fixation 175 prennent la forme de profilés dont le corps 190 est vertical, de section horizontale en « L » et dont les deux côtés sont égaux. Les extrémités inférieures 180 sont repliées à angle droit pour former des pattes horizontales une fois le pied 170 positionné sur l’embase horizontale 155 en vue de son montage. Les moyens de fixation 175 sont, par exemple, constitués par pliage d’une plaque rectangulaire d’acier galvanisé, puis perçage, par exemple à l’emporte-pièce d’ouvertures oblongues 185 sur les pattes 180 et d’ouvertures oblongues 195 sur le corps 190. Des perçages taraudés 200 sur les pieds 170 permettent le vissage de vis à travers les ouvertures oblongues 195. Le montage des moyens de fixation 175 des pieds 170 sur l’embase 150 se fait, de la même manière, par vissage de vis, à travers les ouvertures oblongues 185 des pattes 180, dans les perçages taraudés 160. On observe, en , des pieds 170 montés, par l’intermédiaire de moyens de fixation 175, sur l’embase 155. On observe, en , deux parties 215 et 220 d’un collier 210. Chacune de ces parties est plane et présente une forme en « U ». La partie 215, inférieure, présente une gorge 240 ayant deux flancs obliques, inclinés, une fois le collier 210 monté, à 45 degrés par rapport à la verticale. La partie inférieure 215 comporte aussi une ouverture oblongue 225 verticale et des ouvertures taraudées 235. La partie supérieure 220 présente, au contraire une gorge 245 en demi-cercle. La partie supérieure 220 présente aussi deux ouvertures oblongues 230, de part et d’autre de la gorge 245. L’écartement entre les ouvertures oblongues 230 est égal à celui entre les ouvertures taraudées 235. Ainsi, une fois une canalisation positionnée sur la gorge 240, la gorge 245 de la partie supérieure 220 peut être mise en appui sur cette canalisation et des vis 255 traversant les ouvertures oblongues 230 peuvent se fixer sur les ouvertures taraudées 235 pour bloquer en position respective les deux parties du collier 210. L’ouverture oblongue 225 sert à régler la hauteur de la canalisation par rapport à l’embase 155, en recevant plusieurs vis 260 qui se fixent, par vissage, dans des ouvertures taraudées 250 du pied 170, comme illustré en figures 6 et 7. En , une canalisation 270 est ainsi positionnée et retenue par un collier 210 monté sur un pied 170. On observe, en , une sous-station en cours de montage, dans un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l’invention. On observe, en , différents composants d’une sous-station 300 comportant un échangeur de chaleur 350. Un manomètre 305 est positionné sur l’entrée d’eau chaude en provenance du réseau primaire 105. Un manomètre 310 est positionné sur la sortie d’eau chaude menant au réseau secondaire 110. De même, des capteurs de température 315 à 330 sont respectivement placés sur les canalisations. On retrouve, dans la première configuration d’un dispositif 450, illustrée en figures 10 à 12, les éléments constituant le dispositif 150, les références numériques étant incrémentées de 300 : une embase 455 munie d’ouvertures taraudées 460, des pieds 470, des moyens 475 de fixation de pied et des colliers 510 pour supporter des canalisations 570. Un échangeur de chaleur 580 est relié à des canalisations 570. On retrouve, dans la deuxième configuration d’un dispositif 650, illustrée en figures 13 à 15, les éléments constituant le dispositif 150, les références numériques étant incrémentées de 500 : une embase 655 munie d’ouvertures taraudées 660, des pieds 670, des moyens 675 de fixation de pied et des colliers 710 pour supporter des canalisations 770. Un échangeur de chaleur 780 est relié à des canalisations 770. On retrouve, dans la troisième configuration d’un dispositif 850, illustrée en figures 16 à 19, les éléments constituant le dispositif 150, les références numériques étant incrémentées de 700 : une embase 855 munie d’ouvertures taraudées 860, des pieds 870, des moyens 875 de fixation de pied et des colliers 910 pour supporter des canalisations 970. Un échangeur de chaleur 980 est relié à des canalisations 970. Dans cette troisième configuration, une embase complémentaire 856 porte, elle aussi, au moins un moyen 875 de fixation de pied 870, pour supporter au moins une canalisation 970. On observe, en , une sous-station complète 990 objet de l’invention, comportant le dispositif objet de l’invention, dans sa troisième configuration. En , les canalisations du réseau primaire sont à gauche et celles du réseau secondaire sont à droite. En plus des éléments illustrés en , cette sous-station 990 comporte : - un module filtre 991 sur le réseau primaire, - une soupape 992 sur le réseau secondaire, - des thermomètres 993, sur chacune des entrées et sorties des réseaux primaires et secondaire, - des sondes 994, sur chacune des entrées et sorties des réseaux primaires et secondaire, - un manomètre 995 sur la sortie de l’échangeur 980 vers le réseau secondaire, - un manomètre 996 sur l’entrée de l’échangeur 980 depuis le réseau primaire, - des vannes 997, notamment à chaque extrémité des canalisations de chacun des réseaux primaire et secondaire, - une vanne deux voies (« V2V ») 998 sur l’entrée de l’échangeur 980 depuis le réseau primaire, et - un module compteur 999 sur la sortie de l’échangeur 980 vers le réseau primaire. On note, en observant les figures, que le dispositif objet de l’invention est configuré pour soutenir l’échangeur de chaleur en porte-à-faux, c’est-à-dire en dehors du volume convexe délimité par les pieds. Le collier en deux parties est configuré pour accueillir et enserrer des canalisations de différents diamètres. On note aussi que les embases 455, 655 et 855 sont identiques, à la fois en termes de constitution et en termes de positionnement des ouvertures taraudées. Ainsi, lors de l’installation, la même embase est compatible avec chacune des trois configurations du dispositif et de la sous-station objets de l’invention. Comme on le comprend à la lecture de la description qui précède, la présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur avec un concept de sous-stations selon plusieurs modèles possédant tous le même schéma de principe. Cette conception permet d’adapter la sous-station selon l’orientation des réseaux existants. Un châssis adaptable permettant d’accepter les différents modèles. La conception modulaire des sous-stations permet leur vente et leur livraison sous forme de kit pour un montage directement dans le local d’accueil sans avoir besoin de tuyauteur/soudeur. Cette conception modulaire facilite aussi le remplacement des composants grâce à l’interchangeabilité des modules (réparation, changement de puissance, etc…). Cette conception permet aussi un assemblage sans l’échangeur et/ou compteur, ce qui réduit les délais d’installation. Chaque sous-station est conçue pour être compacte une fois assemblée, par exemple avec un encombrement de 0,68 m² à 1,5 m² selon les configurations. L’entretien s’effectue à faible cout, simplement en changeant les modules. L’invention permet aussi un rétrofit grâce à l’interchangeabilité des modules. Par exemple, les colliers sont compatibles avec des diamètres nominaux (« DN ») allant jusqu’au DN100, soit 100 mm. Dans cette conception, des pieds permettent d’adapter la sous-station à la tuyauterie des différents types d’échangeurs. On donne, ci-dessous, d’autres informations sur les caractéristiques techniques, les buts et les avantages du dispositif et de la sous-station objets de l’invention. Prix attractif. Montage simple et rapide : Livraison en kit et montage de la sous-station par un monteur ou le technicien de maintenance entre 4h et 8h grâce à une notice. La conception modulaire permet: - L’entretien à faible cout, simplement en changeant les modules, et - Le rétrofit grâce à l’interchangeabilité des modules. La conception est pensée pour accueillir plusieurs puissances d’échangeur et accepter des orientations différentes. De plus, la conception très compacte permet d’adapter la sous-station à tous les locaux. Les composants supportés par le kit comportant l’embase, les pieds et les colliers comportent : - un échangeur de chaleur, - un filtre, - un manomètre sur le circuit primaire, et - un manomètre sur le circuit secondaire. En revanche, des configurations ne comportent pas de vanne sur la tuyauterie principale du réseau secondaire, ce qui permet d’ajouter un coude si l’on souhaite changer l’orientation. Configuration 1 : PN = 16, puissance de l’échangeur = 0 – 200 KW. Configuration 2 : PN = 16, puissance de l’échangeur = 200 – 500 KW. Configuration 3 : PN = 16, Puissance de l’échangeur = 500 – 1000 KW. Ces sous-stations mobiles peuvent posséder plusieurs ensembles : - Tuyauterie, - Électrovanne, - Compteur - Échangeur thermique - Coffret électrique - Châssis constituant le dispositif objet de l’invention. Ce châssis est capable d’accepter plusieurs puissances d’échangeurs thermiques et plusieurs schémas de principe. Le châssis en kit permet un montage simple en quelques minutes seulement. Cela permet d’optimiser les coûts de transport et donne la possibilité de monter directement les sous-stations dans des lieux exigus. Le châssis est réglable en hauteur : grâce aux pieds et colliers, on règle en hauteur le positionnement de la tuyauterie. Les colliers sont configurés pour accepter différents diamètres de canalisation. Par exemple, ils permettent d’accueillir des tuyaux allant jusqu’au DN100. Objet de l’invention La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de construction d’une sous-station de chauffage urbain, qui comporte : - au moins une embase horizontale, - une pluralité de moyens de fixation de pieds verticaux sur une embase horizontale, - les pieds verticaux fixés sur les moyens de fixation et, sur au moins un pied, un collier configuré pour retenir en position une canalisation. Dispositif (450) de construction d’une sous-station de chauffage urbain, caractérisé en ce qu’il comporte : - au moins une embase horizontale (455), - une pluralité de moyens (475) de fixation de pieds verticaux (470) sur une embase horizontale, - les pieds verticaux fixés sur les moyens de fixation et, sur au moins un pied, un collier (510) configuré pour retenir en position une canalisation (570). Sous-station (990) de chauffage urbain, qui comporte : - un dispositif (850) selon la revendication 1, - des canalisations (970) supportées et maintenues en position par des colliers du dispositif, et - un échangeur de chaleur (980) supporté par le dispositif.