"Procédé et installations pour le stockage et l'utilisation saisonniers des eaux chaudes produites notamment par les centrales
thermiques et nucléaires de production d'électricité"
La présente invention se rapporte à un procédé et à des installations permettant le stockage et l'utilisation saisonniers des eaux chaudes produites notamment par les centrales thermiques et nucléaires de production d'électricité.
La demanderesse a déjà décrit précédemment dans un brevet d'invention, déposé en Belgique N[deg.] 828.�59 en date du 6 Mai 1975 ayant pour titre "Procédé et installations de production de stockage, de modulation et de distribution d'énergie," des
moyens pour utiliser, en particulier pour le chauffage urbain et pour diverses applications industrielles, les énormes quantités
de chaleur actuellement rejetées en pure perte et au détriment de l'écologie par les centrales thermiques et nucléaires de production d'électricité. L'invention faisant l'objet du brevet ci-dessus mentionné permettait en fait de multiplier par un facteur habituellement compris entre 1 et 5 selon les conditions d'emploi et d'implantation les énergies disponibles fournies par des centrales existantes consommant des quantités données de combustible.
La présente invention apporte de nouveaux perfectionnements à de tels types d'installation en permettant de façon particulièrement commode, efficace, économique et rentable, le stockage saisonnier des surplus d'énergie calorifique produits par les centrales plus particulièrement thermiques et nucléaires durant
la saison chaude (entre début Avril et fin Août notamment) et l'utilisation de ces surplus de calories plus particulièrement pendant la saison froide (en particulier entre Octobre et fin Janvier.)
Une installation conforme à l'invention permettant ce stockage saisonnier comprend notamment un réservoir de grande capacité qui se caractérise en ce qu'il est constitué essentiellement d'un bassin de grande surface formé sensiblement au niveau du sol, comprenant des parois de séparation divisant le bassin en plusieurs zones qui communiquent entre-elles, en parallèle et/ou en série, au moins une arrivée d'eau chaude provenant desdites centrales et aboutissant aux réseaux d'utilisation débouchant dans une zone du bassin, et au moins une arrivée d'eau froide d'appoint et/ou de retour des réseaux d'utilisation débouchant en une autre zone dudit bassin. Avantageusement les zones de séparation présentent une très grande longueur par rapport à leur largeur et à leur profondeur- et communiquent entre elles en parallèle et/ou
en série par leurs extrémités longitudinales voisines. Il est ainsi possible, moyennant un minimum de réseaux ou de canalisations et
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des surfaces d'étendue relativement réduites des stockage saisonniers de quantités considérables de chaleur qui pourront être récupérées aux périodes voulues, notamment pour le chauffage des immeubles ainsi que pour d'autres besoins industriels.
Selon une autre caractéristique originale de la présente invention, les bassins précités pour le stockage des eaux chaudes sont remplis d'une structure poreuse résistante mécaniquement telle que graviers et galets. En recouvrant la surface supérieure de ladite structure poreuse desdits bassins d'une couche d'étanchéité, par exemple en béton ou en asphalte, on peut recouvrir ensuite ladite surface de terres arables ce qui pourra permettre la culture, notamment sous serres de plantes diverses en toutes saisons, le chauffage des serres étant assuré par la déperdition, réglée au degré désirable, d'une partie de la chaleur stockée dans les bassins.
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poreuse de galets ou de graviers existe déjà sur place, en particu-lier le long de certaines vallées fluviales.
lorsqu'une telle structure poreuse ne préexiste pas, d'autres réalisations peuvent être avantageusement envisagées.
Ainsi, par exemple le réservoir peut être conçu de sorte que, les zones de stockage auxquelles aboutissent les réseaux de fourniture d'eau chaude des centrales et celles auxquelles aboutissent les arrivées d'eau froide d'appoint et/ou de retour des réseaux d'utilisation sont en contact en étant séparées par au moins une membrane souple déplaçable qui sépare lesdites zones de stockage en au moins un volume de stockage d'eau chaude et au. moins un volume de stockage d'eau froide, lesquels additionnés forment un volume d'eau de stockage sensiblement constant. En opérant de la sorte on peut réaliser dans un bassin des structures économiques le stockage d'eau chaude et d'eau froide dont le volume sensiblement invariable évitera tous les problèmes qui pourraient se poser de stockages saisonniers de grand volume d'eau et de variations du niveau de remplissage des bassins.
Dans ce cas, et selon une réalisation préférée, les zones supérieures de stockage reçoivent un toit isolant au-dessus duquel est formé un plan d'eau ou lac dont ledit toit forme le fond. Ainsi, on réalise de façon économique un lac artificiel dont le plan d'eau pourra être tempéré à volonté et utilisé par exemple pour
la pisciculture, les arts nautiques, etc...
Selon l'invention, on prévoit en outre un procédé de mise
en oeuvre d'un réservoir du type précité dans lequel on utilise pour remplir le volume dudit lac ou plan d'eau une eau de densité et/ou de salinité inférieures à celles desdites eaux chaudes et froides de stockage. Ainsi on réalise automatiquement une stratification allant du bas vers le haut qui est normalement la suivant eau de stockage froide de densité supérieure, eau de stockage chaude de densité intermédiaire, eau du lac froide de densité plus légère. L'eau chaude de stockage est ainsi emprisonnée entre deux couches d'eau relativement froide ou tiède qui évite les déperdition de calories .vers l'atmosphère et vers le sol du fait de la faible conduction de couches d'eau à couches d'eau, lorsque ces couches ne peuvent se mélanger du fait de l'existence d'une membrane de séparation.
Ladite membrane peut être avantageusement constituée par un film ou une couche plastique, par exemple de polyéthylène ou autres, souple, déformable, de faible prix de revient et parfaitement imputrescible.
Dans tous les cas, on prévoit au-dessus du stockage d'eau chaude, salée ou non, un "toit" qui assure une certaine isolation thermique des eaux chaudes stockées vis-à-vis du milieu ambiant extérieur supérieur. Différents modes de réalisation seront décrits. Par "toit" on entendra toute couverture disposée au-dessus du stockage d'eau chaude étant entendu que d'autres éléments, selon les modes de réalisation mis en oeuvre, peuvent venir par dessus cette couverture.
Selon un perfectionnement, objet de l'invention, on constitue la structure du "toit" isolant de façon à permettre non seulement de compenser les pertes de chaleur du réservoir vers le milieu ambiant extérieur mais en outre de fournir au stockage d'eau chaude un complément d'énergie calorifique qui est emprunté au rayonnement lumineux extérieur, c'est-à-dire à l'énergie solaire disponible localement.
Ainsi selon un mode de réalisation, la partie supérieure du réservoir comprend un toit sous lequel est stockée l'eau chaude, lequel toit favorise le passage de la chaleur extérieure due au rayonnement solaire vers le stockage d'eau chaude, et réduit le passage de la chaleur du stockage vers l'extérieur.
Avantageusement le toit comprend à cet effet au moins une couche absorbante du rayonnement lumineux au contact du stockage d'eau chaude, et au moins une couche supérieure laissant passer
la plus grande partie du flux lumineux et réfléchissant la plus grande partie du rayonnement infrarouge réémis par ladite couche absorbante. On obtient ainsi un effet d'absorption et de confinement du type "marmite norvégienne" qui permet en général de compenser les pertes calorifiques du stockage vers le milieu extérieur et même habituellement de fournir un complément d'énergie calorifique en ajoutant ainsi, au stockage saisonnier des calories des eaux chaudes produites par les centrales, un stockage saisonnie'r de la chaleur produite par le rayonnement solaire.
D'autres caractéristiques, objets et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui
va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une courbe illustrant la relation saisonnière entre la production de chaleur rejetée par les centrales thermiques et nucléaires en France et les besoins thermiques saisonniers en particulier pour le chauffage urbain ;
- la figure 2 montre un schéma d'implantation d'une installation conçue selon l'invention permettant le.stockage et l'utilisation saisonniers des surplus de chaleur produits par une centrale ;
- la figure 3 est une vue en coupe faite sensiblement selon le plan III-III de la figure 2 à travers la structure du réservoir
de cette figure conçue selon l'invention ;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale faite à <EMI ID=3.1> illustré aux figures 2 et 3 ;
- la figure 5 est une vue en coupe transversale montrant schématiquement une structure de terrains rencontrée couramment le long d'un fleuve ;
- la figure 6 montre la structure de terrains de la figure 5 que l'on a utilisée pour constituer un réservoir de stockage conforme à l'invention ;
- la figure 7 montre schématiquement vue de dessus le réservoir constitué selon la figure 6 ;
- la figure 8 est une vue en coupe longitudinale faite sensiblement selon le plan VIII-VIII de la figure 7 ;
- la figure 9 est une vue à plus grande échelle du détail entouré IX dans la figure 8 montrant la constitution du sol audessus du réservoir.
- la figure 10 est une vue schématique en coupe transversale faite à travers un réservoir conçu selon une variante ;
- la figure 11 montre à plus grande échelle un détail des. raccordements à une extrémité, par exemple longitudinale du bassin du réservoir et du réseau de distribution de chaleur à partir du réservoir ;
- les figures 12 et 13 sont des vues en coupe transversale schématiques montrant des réservoirs conçus selon deux autres variantes ;
- la figure 14 montre à plus grande échelle un détail de jonction des réservoirs de stockage d'eau chaude et de stockage d'eau froide avec l'extérieur ainsi qu'un détail d'accrochage du toit d'isolation du stockage ;
- la figure 15 est une vue en coupe transversale d'un réservoir de stockage conçu selon un autre mode de réalisation ; - la figure 16 montre à plus grande échelle le détail entouré XVI à la figure 15 ;
- la figure 17 est une vue en coupe transversale relative à une autre variante de réalisation.
- la figure 18 est une vue schématique en coupe transversale montrant un réservoir du type décrit dans le brevet belge précité ;
- les figures 19 à 22 sont des vues en coupe faites à plus grande échelle au niveau du cercle entouré A dans la figure 18 montrant schématiquement diverses constitutions du toit du réservoir pour la mise en oeuvre des perfectionnements objets de l'invention.
On se reportera tout d'abord à la figure 1 qui permet d'illustrer l'intérêt économique de l'invention. Dans cette figure,
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de production d'électricité qui est de l'ordre de 30 à 35 %), cette quantité de chaleur étant portée en ordonnées en fonction de l'époque de l'année portée en mois en abscisses.
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les besoins thermiques saisonniers, plus particulièrement pour le chauffage urbain.
De la comparaison des deux courbes on s'aperçoit que la production de chaleur perdue par les centrales est supérieure à la demande pendant la saison chaude (en particulier d'Avril à Août) et qu'elle est inférieure à la demande pendant la saison froide (en particulier de Novembre à Février. )
Si donc on utilise le procédé "d'énergie totale" préconisé au brevet belge susmentionné selon lequel on utilise la' chaleur produite par les centrales et non converties en énergie électrique pour chauffer les locaux d'habitation et pour diverses autres applications industrielles (industrie chimique, savonnerie, buanderie, etc...), on constate qu'en périodes chaudes les centrales fournissent un excédent d'énergie qui ne peut être utilisé à
ce moment, tandis qu'en période froide elles n'en fournissent
pas assez.
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la quantité d'énergie en excédent fournie par les centrales en périodes chaudes a une surface sensiblement équivalente aux surfaces additionnées hachurées repérées A2, A3 qui représentent
le supplément de besoin d'énergie sous forme de chaleur en périodes froides que ne peuvent satisfaire Les centrales. En outre on constate que la surface de l'aire A1 = A2 + A3 est de l'ordre de
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ses, c'est-à-dire correspond à 10 % de l'énergie totale libérée par les centrales sous forme de chaleur.
Ainsi, en stockant une part de puissance excédentaire libérée par les centrales en périodes chaudes, on peut diminuer de
plus de 20 % la puissance maximale desdites centrales qui serait
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besoins des aires A2, A3 et faisant passer les besoins de 100 points à moins de 80 points).
L'invention préconise une structure particulière de réservoir et d'installation qui permet ce stockage saisonnier de grande quantité de chaleur et sa réutilisation pratique ultérieure tout
en assurant une valorisation des sites.
On se reportera maintenant au mode de réalisation illustré aux figures 2 à 4.
En faisant tout d'abord référence à la figure 2, on a repéré en 10 une centrale, par exemple thermique qui sert à produire de l'électricité et qui rejette comme sous produit des eaux chaudes à 70-900C par exemple. Les eaux chaudes rejetées par la centrale sont évacuées par une canalisation 11. La canalisation 11 dessert une canalisation 12 vers un réseau 13 d'utilisations schématisées en 14, 15, 16 et 17. A la sortie des utilisations 14-17, les eaux
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des rivières ou recyclées en 19 vers la canalisation 20 d'entrée d'eau froide à la centrale 10. En 21 on a figuré un appoint d'eau froide nécessaire pour compenser les pertes et les rejets.
De façon à permettre la régulation du circuit, on prévoit en
22 un réservoir de grande capacité pour le stockage saisonnier des eaux chaudes, en particulier en périodes d'été, et dans lequel
on puisera pour satisfaire les pointes de la demande, en particulier en périodes d'hiver. En 23 on a figuré la liaison entre la canalisation 11 de sortie des eaux chaudes de la centrale et le réservoir 22 et en 24 la jonction du réservoir 22 avec le circuit d'eau froide 19, 21. Les doubles flèches 25, 26 indiquent qu'il peut y avoir adjonction d'eau chaude dans le réservoir 22 et soutirage corrélatif d'eau froide, ou au contraire soutirage d'eau chaude
et adjonction corrélative d'eau froide.
Comme il apparaît clairement aux figures 2, 3 et 4 le réservoir 22 est un réservoir de grande surface formé sensiblement au niveau du sol 27 comprenant des parois de séparation 28, 29, 30, 31,
32 qui divisent le bassin en plusieurs zones de rétention d'eau
33, 34, 35, 36 qui communiquent entre elles. Dans l'exemple illustré les zones 35-36 communiquent entre elles en série par des liaisons schématisées en 37, 38, 39 par leurs extrémités longitudinales voisines respectivement 33a, 34a ; 34b, 35b ; 35a, 36a.
Selon une réalisation préférée de l'invention le volume du bassin est essentiellement rempli comme on le voit à la figure 4 d'une structure poreuse constituée par des graviers ou des galets
40. En outre, on prévoit avantageusement dans chaque couloir tel
que 33, 34, 35, 36 de distance en distance le long des zones de séparation du bassin des cloisons poreuses ou perforées 41 (figure 4).
Le bassin peut être formé selon tout procédé connu approprié et par exemple selon un procédé voisin de celui employé pour
former des barrages hydrauliques et dits "de terre" tel qu'à SerrePonçon. Dans ce cas il suffira de creuser sur le sol des tranchées qui constitueront les zones 33, 34, 35, 36, les déblais formant
les parois surélevées des couloirs 28, 29, etc. Les parois seront compactées, recouvertes de matière inerte fine telle que du sable
et rendues étanches par des feuilles de matière plastique soudées entre elles. Les couloirs pourront avoir plusieurs centaines de mètres de longueur et quelques dizaines de mètres de largeur et
de profondeur.
Lorsqu'on fait les calculs, on s'aperçoit qu'il suffirait de quelques centaines d'hectares de réservoir ainsi formé pour assurer le stockage saisonnier en France de toutes les quantités d'eaux chaudes produites en surplus par les centrales thermiques et nucléaires en saisons chaudes et la réutilisation de cette chaleur stockée en saisons froides.
L'exploitation de l'installation illustrée à la figure 2
se fait de la façon suivante.
La centrale thermique 10 rejette ses eaux chaudes en sur-plus par la canalisation 11 en direction de la canalisation 12 et du réseau 13 d'utilisation. Si les quantités d'eaux chaudes fournies par la centrale sont supérieures à la demande des utilisateurs,
le surplus d'eaux chaudes est dirigé par la canalisation 23 dans le réservoir 22 à l'entrée 33b du couloir 33. L'eau chaude progresse lentement et régulièrement dans le couloir 33 en repoussant devant elle peu à peu le front de séparation avec les eaux froides, lequel a été supposé situé en 42. l'eau chaude admise dans le réservoir réchauffe les galets et se refroidit donc en progressant, ce qui diminue considérablement la vitesse de déplacement réelle du front 42 de séparation des eaux froides et des eaux chaudes
par rapport à la vitesse de déplacement de l'eau dans le réservoir. En même temps que l'eau chaude est introduite dans le réservoir par la canalisation 23, de l'eau froide est soutirée du réservoir par la canalisation:.24.
Eventuellement pour limiter les pertes de charge on peut prévoir des circuits de retour plus courts des eaux froides tels que schématisés en 43, 44 avec des vannes 45, 46, 47. Ainsi dans
la réalisation de la figure 2 lorsque le front eau chaude - eau froide est situé en 42 on peut fermer les vannes 45, 46 et
ouvrir la vanne 47 en admettant le retour d'eau froide directement entre l'extrémité 34b du couloir 34 et la canalisation 20
de retour by-passant les couloirs 35, 36.
Si les besoins de la demande sont supérieurs au débit fourni par la centrale 10, de l'eau chaude est prélevée dans le
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froide étant injecté à l'autre extrémité du réservoir, ou encore par exemple par la canalisation 44 dans l'exemple illustré. De . façon inverse au phénomène de réchauffement du réservoir ci-dessus décrit, le front 42 d'eau froide progressera beaucoup plus lentement que le débit d'eau froide injecté dans le réservoir, compte tenu du refroidissement progressif des galets.
Ainsi, avec un volume relativement faible d'eau stockée qui peut être ou non recyclé, en totalité ou en partie, on assure un stockage saisonnier de quantités considérables d'énergie dans la masse des galets du bassin.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, et comme il apparaîtra plus clairement lors de la description qui va suivre d'un autre mode de réalisation faite en référence aux figures 5 à 9, on recouvre la structure poreuse en surface d'une couche d'étanchéité, telle notamment qu'une couche de béton ou d'asphalte éventuellement recouverte d'un isolant thermique. Cette surface tempérée en toute saison est propre à recevoir des aires de jeux, des salles de spectacle, des cultures sous serre, etc...
Bien qu'aux figures 2 à 4 on ait décrit une structure de Dassin rectangulaire divisée en plusieurs couloirs longitudinaux juxtaposés, il est bien évident que d'autres formes de bassins, adaptées notamment aux conditions locales pourront être choisies, par exemple circulaire, en ellipse, en spirale, etc... Dans tous les cas on s'arrangera avantageusement pour diviser le bassin en
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On fera maintenant référence aux figures 5 à 9 dans lesquelles on a illustré un procédé particulièrement avantageux de réalisation d'un réservoir conforme à l'invention.
A la figure 5 on a illustré schématiquement une coupe d'une formation assez classique se rencontrant en différents endroits géographiques et dans laquelle on trouve le long d'un fleuve 50 reposant sur une couche de marne ou d'argile imperméable 51 un lit de graviers 52 ayant fréquemment plusieurs mètres d'épaisseur, quelques centaines de mètres de largeur et plusieurs kilomètres de long. En 53 on aperçoit un bord de la vallée constitué de terrains quelconques.
Dans une telle formation, conformément à l'invention on réalise des parois étanches 54, 55, 56, 57, par exemple en béton qui traversent l'épaisseur de la structure poreuse des galets 52, lesdites parois limitant entre-elles des couloirs ou zones de séparation 58, 59, 60. Les parois en béton 54, 55, 57 peuvent être construites selon tout procédé approprié, par exemple par coulée en continu avec un coffrage marchant se déplaçant derrière un soc qui ouvre le lit de galets jusqu'à la couche de marne 51. De cette façon, comme illustré schématiquement à la figure 7 on constitue un réservoir de type général semblable à celui illustré aux figures 2 à 4 comportant des couloirs 58, 59, 60 limités par des couloirs 54-57 et fermés à leur extrémité par des parois 61,
62.
Vers chaque extrémité des couloirs on prévoit avantageusement des cloisons poreuses 58a, 59a, 60a ; 58b, 59b, 60b qui retiennent les galets et laissent à chaque extrémité des couloirs des espaces 64, 65, 66, 67 dans lesquels seront disposées les canalisations de jonction des couloirs et/ou de soutirage et d'adjonction d'eau chaude et d'eau froide.
Dans le réservoir illustré à la figure 7 les canalisations
68, 69 jouent respectivement le rôle par exemple des canalisations
23, 26, les entrées et sorties d'eau chaude se faisant en 68 et les entrées et sorties d'eau froide se faisant en 69.
les jonctions 70, 71 correspondent aux jonctions 37, 38, 39 de la figure 2.
Evidemment plus de trois couloirs peuvent et seront habituellement utilisés, et diverses jonctions (non représentées) permettront l'exploitation en parallèle et/ou en série selon les besoins et selon les implantations locales des diverses zones de séparation du réservoir.
Si désiré, et comme illustré à la figure 8 on pourra former sur le fond du réservoir une couche d'isolation 72, par exemple en mousse plastique injectée qui limitera les pertes de chaleur avec les terrains avoisinants.
Avantageusement on recouvrira en outre la surface du bassin d'une couche étanche par exemple de béton ou d'asphalte 73 qui limitera les évaporations et les pertes de chaleur et sur laquelle on pourra disposer des serres 74 pour la culture forcée de plantes telles que primeurs, arbres exotiques (oranges, etc). Des cultures à ciel ouvert pourront également être envisagées.
Au niveau du sol on disposera avantageusement comme illustré à plus grande échelle à la figure 9 par dessus les galets 60 une épaisseur de béton ou d'asphalte 73, puis une couche d'un isolant thermique approprié 75 (laine de verre, mousse plastique, etc). Par dessus les couches 73, 75, si l'on désire faire des cultures on disposera une couche de terre arable 76 dans laquelle on ménagera avantageusement des canaux de ventilation 77, en particulier pour les périodes chaudes d'été.
Bien entendu de nombreuses variantes peuvent être apportées aux modes de réalisation et de mise en oeuvre décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple.
C'est ainsi en particulier que dans le cas où. la surface des terrains occupée par le stockage d'eau chaude est recouverte de cultures, notamment en serres, le bassin, sera avantageusement divisé en plusieurs zones dans lesquelles les prélèvements et les admissions d'eaux chaudes et d'eaux froides seront effectués cycliquement selon les besoins de la demande, mais en tenant compte des cultures cycliques effectuées en surface dans lesdites zones.
En outre, de façon inverse à ce qui a été décrit, on peut stocker dans le réservoir en période d'hiver de l'eau froide, c'est-à-dire celle qui est injectée simultanément aux soutirages d'eau chaude, et utiliser l'eau froide en période d'été comme réfrigérant pour des condenseurs, des machines frigorifiques, des machines thermiques, le conditionnement des locaux etc... Eventuellement des stockages à températures inférieures à 0[deg.]C peuvent
être faits en utilisant au lieu d'eau d'autres solutions appropriées, telles que des saumures, etc...
Selon le mode de réalisation illustré schématiquement à la figure 10, on aperçoit en coupe transversale un bassin 100 qui est creusé comme une tranchée dans des terrains 101, les déblais servant à constituer les digues latérales de retenue 102, 103.
On peut donner évidemment à un tel bassin toute longueur désirée
de façon à correspondre aux quantités d'eau que l'on veut stocker, et plusieurs bassins de ce type peuvent être reliés en parallèle et/ou en série en étant implantés selon les conditions locales favorables.
Dans ce bassin on a enfermé le volume de stockage 104 d'eau chaude à l'intérieur d'une poche dont la membrane 105 est déplaçable et déformable, par exemple constituée par une feuille de plastique genre polyvinyle, polyéthylène, etc...
<EMI ID=12.1> enfermé dans une poche dont la membrane 107 peut être formée de manière analogue à la membrane 105. Il est avantageux que, comme illustré, le volume de stockage de l'eau chaude 104 soit situe au-dessus du volume d'eau froide de stockage 106, de façon que les eaux chaudes plus légères surmontent naturellement les eaux froides plus lourdes.
Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les deux volumes d'eau de stockage 104, 106 sont surmontés par un volume d'eau 108 qui sera habituellement ouvert à l'atmosphère et qui forme ainsi un plan d'eau ou lac artificiel. De façon à limiter les échanges de chaleur entre la poche chaude
104 et le volume d'eau 108 on ménagera avantageusement au-dessus des volumes d'eau de stockage un toit isolant 109 par exemple constitué par une mousse plastique.
Selon une caractéristique originale et intéressante de l'invention, de façon à obtenir une stratification normale des eaux stockées, on utilisera pour les eaux de stockage 104, 106 des eaux de densité et/ou de salinité supérieures à celles de l'eau 108. Par exemple on pourra utiliser pour former le plan d'eau 108 de l'eau douce, et des eaux salées, par exemple des eaux de mer ou chargées de sels de potasse, de la baryte, etc... pour l'eau de stockage 104, 106. Par exemple, on pourra ainsi trouver au-dessus
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de 1 ,013.
Comme illustré à la figure 11, un tel bassin est exploité de la façon suivante.
Lorsqu'= besoin extérieur de chaleur apparaît, par exemple pour chauffer des immeubles, on pompe par un conduit 110 et une pompe 111 de .1 'eau chaude du volume de stockage 104 à travers un échangeur de chaleur 112, le retour d'eau de stockage froide
se faisant par le conduit de retour 113 dans le volume de stockage
106 d'eau froide. En 114, 115 on a schématisé respectivement l'arrivée ou retour 114 des eaux froides du réseau et en 115 le départ des eaux chaudes vers le réseau de distribution ou d'utilisation (chauffage central des immeubles notamment).
un constate que de ce fait au fur et à mesure que le volume d'eau chaude stocké 104 diminue, le volume d'eau froide stocké 106 augmente d'autant, le réservoir de stockage fonctionnant, aux pertes et aux variations de dilatation près à volume constant.
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être utilisé, en inversant le sens de circulation de la pompe 111 pour, lorsque la production thermique des centrales est supérieure à la demande, utiliser la chaleur des eaux chaudes rejetée par les centrales pour échauffer les eaux froides de stockage 106 et les envoyer réchauffées dans le volume de stockage 104.
Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 12, le volume d'eau froide de stockage 106 est enfermé entre deux membranes souples déforc?bles, déplaçables 120, 121 qui sont réunies, par exemple soudées et ancrées sur leurs tranches 122, 123 à un toit souple d'isolation 124. le volume d'eau chaude de stockage
104 est enfermé entre la membrane 121 et la membrane 124. Au-dessus du toit 124 on retrouve le volume d'eau 108 du plan d'eau. A la différence de structure près, l'installation illustrée à la figure 12 peut fonctionner de façon, semblable à celle illustrée aux figures 10 et 11.
Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 13, on enferme cette fois le volume 104 d' eau chaude de stockage entre un toit isolant 125 constitué par exemple par une couche imperméable d'une mousse plastique et une membrane souple déformable 126 formant des soufflets sur le côté et convenablement ancrés comme illustré en 127, 128, 129, 130 sur les bords du bassin 100. L'ancrage peut
se faire par points ou selon des arêtes.
L'eau froide de stockage 106 est stockée sous le toit 125
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108. Selon les conditions d�exploitation la poche 104 se déforme. On a ainsi montré en 126' une autre position de la membrane 126 pour laquelle le réservoir contient moins d'eau chaude et plus d'eau froide de stockage.
A la figure 14 on aperçoit une autre variante de réalisation dans laquelle le volume d'eau chaude de stockage 104 est enfermé dans une poche formée par une membrane 130 qui est protégée à la partie supérieure par un toit isolant 131 qui repose sur elle.
Le volume 106 d'eau froide de stockage baigne la poche 104 qui automatiquement surnage à la partie supérieure du fait que la densité de l'eau chaude de stockage est plus légère que celle de l'eau froide de stockage. Au-dessus du toit 131 on retrouve le plan d'eau
108. De façon à assurer une bonne séparation du volume 106, 108
et permettre les mouvements de dilatation du toit 131 on réalise l'étanchéité du toit 131 et sa liaison sur les bords du bassin au
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réunie au toit 131. Une retombée 134, par exemple en béton protège la feuille souple 132 relativement fragile contre des actions ex-térieures qui pourraient la déchirer.
En 135, 136 on aperçoit les conduits d'exploitation du stockage lesquels remplissent des fonctions analogues aux conduits
110, 113 de la figure 11 .
Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 15, le volume d'eau chaude de stockage 104 est divisé en plusieurs
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fermés dans une membrane en forme de boudin 140, 141, 142, 143
qui pourra faire toute la longueur du bassin. Les poches 104', 104", etc... sont baignées et nagent à la surface du volume 106 inférieur du bassin réservé aux eaux froides de stockage. Dans l'exemple illustré le volume 106 est rendu étanche par une membrane souple 144. Au- dessus des eaux de stockage est avantageusement prévu un toit isolant de protection 145 qui forme fond du lac artificiel rempli du. volume d'eau supérieur 108.
Dans le cas où le lac est destiné à servir par exemple aux sports nautiques, il sera avantageux de constituer un toit de protection 145 suffisamment résistant pour qu'on ne risque pas d'endommager la partie inférieure du bassin contenant les eaux de
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toit 145 au moyen d'une feuille d'étanchéité 146 qui peut venir recouvrir la feuille 144 du volume 106, et sur laquelle feuille 146
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blocs 147 de béton cellulaire. Pour supporter le poids du toit on peut soumettre le volume inférieur de stockage du bassin ,comme illustré à la figure 15, à une légère surpression d'eau en reliant par exemple le volume 106 par un conduit 148 à uno petite réserve
149 dans laquelle on maintiendra un niveau d'eau 160 déterminé situé à la hauteur désirée!!.. 'au-dessus du plan d'eau 150 du lao.
Cette légère surpression permettra de supporter très facilement le poids du toit, quelle que soit sa nature.
Selon la variante de réalisation de la figure 17, on retrouve les trois volumes d'eau superposés de stockage d'eau froide
106, de stockage d'eau chaude 104 et d'eau du lac 108 avec un toit de protection 151 qui peut être par exemple de constitution analogue à celle du toit 145. Dans ce cas, comme à la figure 15 on ménagera une légère surpression h pour supporter le poids du toit de protection 151.
Le volume 104 des eaux chaudes et le volume 106 des eaux froides peuvent être séparés par une membrane souple déformable et/ou déplaçable 152 qui peut être accrochée d'endroit en endroit par des suspentes 153 au toit 151. Bien entendu l'exploitation des réservoirs peut se faire de la même façon dans les modes de réalisation qui viennent d'être décrits et dans celui qui a été expliqué à l'occasion de la description des figures 10 et 11 par exemple.
Selon le mode de réalisation illustré à la figure 18, on retrouve une structure qui a été déjà décrite en relation avec la figure 12. On y voit ainsi une membrane 124 qui forme le toit re- <EMI ID=20.1>
la membrane 121 et le toit 124-. Sous le stockage d'eau chaude 104 on aperçoit le stockage d'eau froide 106 enfermé entre la membrane
121 et une membrane 120, le stockage comportant des volumes relatifs plus ou moins grands d'eau chaude 104 et d'eau froide 106 selon la saison. Au-dessus du toit 124 est formé un plan d'eau
108 enfermé dans une cuvette de terrain 101.
Les perfectionnements relatifs à la réalisation du. "toit" qui vont être décrits maintenant s'appliquent très bien à ce genre de réservoir mais également aux autres réalisations de réservoir décrites dans les autres figures.
On se reportera maintenant à la figure 19 illustrant une manière de réaliser le toit conformément à ces perfectionnements.
Selon le mode de réalisation illustré ici la membrane du toit 124 est constituée d'un sandwich de trois couches, à savoir une couche 201 supérieure qui laisse passer la plus grande partie du flux lumineux, une couche transparente 202 à faible coefficient de conductibilité thermique et une couche 203 qui absorbe la plus grande partie du rayonnement lumineux reçu.
Par exemple la couche 201 peut être constituée par une feuille de plastique transparent tel que caoutchouc butyle transparent ou toute matière synthétique appropriée telle que par exemple un film de polyester, une résine de téréphtalate de polyéthylène
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couche 202 peut être constituée par une mousse synthétique transparente à faible conductibilité thermique. La couche 203 peut être constituée par exemple par un caoutchouc butyle chargé en carbone noir.
Le flux lumineux, par exemple le rayonnement solaire schématisé par la flèche 204 après avoir traversé la couche d'eau supérieure 108 traverse le film transparent 201, puis ;-la couche transparente 202 et est finalement absorbé par la couche absorbante 203. Le rayonnement infrarouge réémis par la couche 203 est réfléchi par
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sorte que l'apport de chaleur pax le rayonnement solaire permettra en général de compenser largement les pertes calorifiques du. stockage d'eau chaude vers l'extérieur. Evidemment le rendement n'est pas parfait, une certaine partie du rayonnement solaire 204 est réfléchie par la couche d'eau 108 et également par les couches
201 et 202. En outre toute la chaleur absorbée au niveau de la couche 203 n'est pas utilisée pour chauffer le stockage d'eau chaude 104. Cependant avec une telle constitution du toit du. réservoir, et sans dépense complémentaire on améliore le rendement d'ensemble de l'installatzon. A titre d'exemple la feuille 201 peut avoir une épaisseur de l'ordre du mm, la couche 202 peut avoir une épaisseur de l'ordre de 25 mm et la feuille 203 peut avoir une épaisseur de l'ordre de 2 mm.
Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 20, on utilise pour constituer le toit 124 une membrane composite constituée par un sandwich formé des films 201 et 203 par exemple identiques à ceux de la figure 19 qui enferment entre eux un gaz ou un fluide 205 qui joue le r8le de la couche 202. Des entretoises telles que des tiges ou fils 206 convenablement fixés aux
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feuilles.
La nature du ga2 ou du fluide 205 utilisé est choisie de
façon à être compatible avec une bonne conservation des feuilles
201 et 203 et également de façon à favoriser. le passage de l'énergie calorifique sous forme lumineuse de l'extérieur vers le réservoir et à réduire le passage en direction inverse du réservoir
vers l'extérieur de la chaleur par rayonnement et conduction.
Selon une variante on peut utiliser comme fluide 205, par exemple de l'eau qui pourra former une couche tampon à température intermédiaire entre la couche d'eau chaude 104 et la couche d'eau froide supérieure 108 réduisant les émissions calorifiques du ré- servoir vers l'extérieur. Eventuellement cette couche d'eau chaude
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stockage en réglant les débits d'apport et de mélange selon, la température atteinte par la couche 205 selon les conditions extérieures du moment. Evidemment la pression du fluide ou du gaz 205 est maintenue à la valeur voulue pour réaliser le bon écartement entre les feuilles 201 et 203. Le gaz peut être par exemple de l'air ou de L'azote introduit sous une pression convenable, par exemple inférieure à la pression atmosphérique, de façon à améliorer l'isoLation de la membrane composite. Dans ce cas notamment, la couche inférieure 203 et/ou la couche supérieure 201 peuvent
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201a brillante pour bénéficier de l'effet DEWER.
Selon la variante de réalisation illustrée à la figure 21 les feuilles 201 et 203 enferment entre elles une couche 207 constituée par une mousse plastique cellulaire à cellules orientées présentant leurs surfaces de plus grande dimension sensiblement horizontalement. Cette mousse sera choisie de préférence transparente ou notablement translucide, de sorte que le rayonnement lumineux extérieur pourra la traverser facilement, tandis que l'orientation, des cellules réduira l'émission de chaleur par rayonnement et par conduction du stockage.-vers l'extérieur.
Selon le mode de réalisation illustré à la figure 22 le toit 124 séparant l'eau froide 108 des eaux chaudes 104 comprend essentiellement une couche absorbante 208 du rayonnement lumineux extérieur, par exemple constituée par une couche d'hydrocarbure lourd. Cette couche d'hydrocarbure peut être disposée sur un film étanche 209, par exemple d'une façon analogue à ce qui a été décrit précédemment notamment en relation de la description des figures
15 et 16.
En choisissant la couche 208 suffisamment épaisse, elle pourra à la fois réaliser un rôle de protection mécanique du toi.t du réservoir et un rôle d'accumulation de la chaleur solaire
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de chaleur du stockage vers l'extérieur. En outre la couche 208 favorisera une certaine élévation de la température de l'eau froide 108, ce qui peut être favorable pour l'élevage des poissons ou la réalisation de piscines.
Bien évidemment les modes d'application qui viennent d'être décrits des perfectionnements à la réalisation du toit peuvent être appliqués à la plupart des modes de réalisation décrits. L'essentiel consiste à constituer le toit du stockage de façon
qu' il favorise le passage de la chaleur extérieure due au rayonnement solaire vers le stockage d'eau chaude et qu'il réduise
le passage de la chaleur du stockage vers l'extérieur.
1. Réservoir de grande capacité pour le stockage saisonnier des eaux chaudes produites notamment par les centrales thermiques et nucléaires de production d'électricité et leur utilisation saisonnière en particulier pour le chauffage des immeubles, ledit réservoir étant caractérisé en ce qu'il est constitué essentiellement d'un bassin de grande surface formé sensiblement au niveau du sol, comprenant des parois de séparation divisant le bassin
en plusieurs zones qui communiquent entre-elles en parallèle et/ou
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centrales et aboutissant aux réseaux d'utilisation débouchant dans une zone du bassin et au moins une arrivée d'eau froide d'appoint et/ou de retour des réseaux d'utilisation débouchant en une autre zone dudit bassin.