CH712934A2 - Urban heat exchange network. - Google Patents
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Abstract
Le réseau urbain (10) d’échange thermique de l’invention comporte une unité (14) de production d’énergie thermique et plusieurs dispositifs utilisateurs (15) d’énergie thermique. Pour augmenter la capacité de stockage du milieu environnant dans lequel est disposé le réseau (10) d’échanges thermiques, chaque dispositif utilisateur (15) est associé à un circuit dit circuit de stockage d’énergie thermique, constitué d’une part d’un conduit aller (18a) et d’un conduit de retour (18b), sensiblement parallèles entre eux et parcourus par un fluide caloporteur, et d’autre part d’un ensemble de corbeilles (19) de stockage d’énergie thermique, couplées entre ledit conduit aller (18a) et ledit conduit de retour (18b). Des moyens pour stocker de l’énergie thermique et, le cas échéant, pour transférer chez ledit utilisateur (15) une partie de cette énergie stockée dans ledit circuit de stockage d’énergie thermique comportent lesdites corbeilles (19) qui sont disposées dans des cavités verticales, localisées en-dessous des tranchées qui abritent chaque boucle de distribution (16) d’énergie thermique correspondant à un utilisateur (15). Dans une réalisation, les corbeilles (19) sont composées d’une spirale faite d’un enroulement d’un tube et qui comporte une arrivée raccordée au conduit d’aller (18a) correspondant et une sortie raccordée au conduit de retour (18b) correspondant.The urban heat exchange network (10) of the invention comprises a unit (14) for producing thermal energy and several user devices (15) for thermal energy. To increase the storage capacity of the surrounding environment in which the heat exchange network (10) is located, each user device (15) is associated with a circuit called a thermal energy storage circuit, consisting on the one hand of a forward duct (18a) and a return duct (18b), substantially parallel to each other and traversed by a heat transfer fluid, and secondly a set of thermal energy storage baskets (19), coupled between said forward duct (18a) and said return duct (18b). Means for storing thermal energy and, where appropriate, for transferring to said user (15) a part of this energy stored in said thermal energy storage circuit comprise said bins (19) which are arranged in cavities vertical, located below the trenches which house each distribution loop (16) of thermal energy corresponding to a user (15). In one embodiment, the bins (19) are composed of a spiral made of a winding of a tube and which has an inlet connected to the corresponding feed duct (18a) and an outlet connected to the return duct (18b) corresponding.
Description
Description Domaine technique [0001] La présente invention concerne un réseau urbain d’échange thermique du type anergie, comportant au moins une unité de production d’énergie thermique, au moins une première boucle dite boucle de distribution d’énergie thermique, comportant un conduit agencé pour véhiculer un liquide caloporteur entre une sortie dite chaude de ladite unité de production d’énergie thermique et une entrée de retour dite froide de ladite unité de production d’énergie thermique, une pluralité de dispositifs utilisateurs d’énergie thermique, chacun desdits dispositifs utilisateurs comportant une boucle d’approvisionnement connectée à ladite boucle de distribution d’énergie thermique et équipée d’un point de soutirage de fluide caloporteur pour en extraire de l’énergie thermique et d’un point d’injection pour réinjecter ledit fluide calorifique dans ladite boucle d’approvisionnement, après un soutirage d’énergie thermique par ledit utilisateur, ladite boucle d’approvisionnement étant déposée dans une tranchée ménagée dans le terrain environnant et comblée avec des matériaux de remblayage.TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an urban heat exchange network of the anergy type, comprising at least one thermal energy production unit, at least a first loop called thermal energy distribution loop, comprising a duct arranged to convey a heat transfer liquid between a so-called hot output of said thermal energy production unit and a so-called cold return input of said thermal energy production unit, a plurality of thermal energy user devices, each of said devices users having a supply loop connected to said thermal energy distribution loop and equipped with a heat transfer fluid withdrawal point for extracting thermal energy and an injection point for reinjecting said heat transfer fluid into said supply loop, after a withdrawal of thermal energy by said user, said supply loop being deposited in a trench formed in the surrounding terrain and filled with backfill materials.
Technique antérieure [0002] Les réseaux urbains d’échanges thermiques appelés réseaux anergie, véhiculent, dans un circuit constitué d’une ou de plusieurs boucles, un liquide caloporteur à basse température afin qu’il puisse capter de l’énergie calorifique dans le milieu dans lequel il est logé. En effet, lorsque la température moyenne du sol dans lequel sont placées les boucles qui véhiculent le liquide caloporteur est supérieure, ne serait-ce que de quelques degrés, de la température du liquide caloporteur, les échanges thermiques se font dans le sens sol-conduit et non plus dans le sens conduit-sol, comme dans les circuits de distribution de chaleur classiques, dans lesquels on note une déperdition de chaleur, soit une perte d’énergie, alors que le précédent correspond- à un apport d’énergie. Bien entendu, le prélèvement de calories doit être effectué via une pompe à chaleur. Ce constat est bien connu, mais seuls les réseaux anergie sont en mesure de le solutionner.PRIOR ART [0002] The urban heat exchange networks called anergy networks, convey, in a circuit consisting of one or more loops, a heat-transfer liquid at low temperature so that it can capture heat energy in the medium. in which he is lodged. Indeed, when the average temperature of the soil in which are placed the loops which convey the coolant is greater, even if only a few degrees, the temperature of the heat transfer liquid, the heat exchange is in the soil-led direction and no longer in the duct-ground direction, as in conventional heat distribution circuits, in which there is a loss of heat, ie a loss of energy, while the previous corresponds to a supply of energy. Of course, the calorie intake must be done via a heat pump. This is well known, but only the anergy networks are able to solve it.
[0003] On a toutefois constaté que la capacité de stockage d’énergie thermique naturelle n’était pas illimitée et que la chaleur produite par exemple en été, par le rayonnement solaire, s’épuisait très vite et ne pouvait pas être conservée très longtemps. Il est dès lors évident que tous les moyens naturels permettant de stocker une énergie thermique d’origine solaire, disponible gratuitement pendant la courte période estivale ou des moyens naturels pour stocker une énergie thermique d’origine industrielle, disponible pendant des périodes de consommation creuses, sont efficaces pour augmenter la rentabilité d’un réseau urbain du type anergie, de distribution d’énergie thermique.However, it was found that the natural thermal energy storage capacity was not unlimited and that the heat produced for example in summer, by solar radiation, was exhausted very quickly and could not be kept very long . It is therefore obvious that all the natural means for storing a thermal energy of solar origin, available for free during the short summer period or natural means for storing a heat energy of industrial origin, available during periods of hollow consumption, are effective in increasing the profitability of an urban network of the type anergy, distribution of thermal energy.
Exposé de l’invention [0004] La présente invention se propose de pallier l’ensemble des inconvénients mentionnés ci-dessus en développant un réseau de chauffage à distance du type anergie, à savoir, dans lequel le fluide caloporteur est véhiculé à une température inférieure à la température moyenne de l’environnement dans lequel sont disposés les conduits. L’invention se propose également d’augmenter la capacité de stockage d’énergie thermique de cet environnement afin de prolonger la durée de captage d’énergie thermique naturellement disponible temporairement et d’allonger la période pendant laquelle cette énergie thermique est récupérable lorsqu’elle est naturellement injectée dans le réseau anergie.DISCLOSURE OF THE INVENTION [0004] The present invention proposes to overcome all the disadvantages mentioned above by developing a remote heating network of the anergy type, namely, in which the coolant is conveyed at a lower temperature. at the average temperature of the environment in which the conduits are arranged. The invention also proposes to increase the thermal energy storage capacity of this environment in order to extend the duration of capture of naturally available thermal energy temporarily and to lengthen the period during which this thermal energy is recoverable when it is is naturally injected into the anergy network.
[0005] Ces buts sont atteints par le réseau de chauffage urbain, tel que défini en préambule et caractérisé en ce que chaque dispositif utilisateur de ladite pluralité de dispositifs utilisateurs est associé à un circuit dit circuit de stockage d’énergie thermique, ledit circuit de stockage thermique étant constitué d’une part d’un conduit aller et d’un conduit de retour, sensiblement parallèles entre eux et parcourus d’un fluide caloporteur, et d’autre part d’un ensemble de corbeilles de stockage d’énergie thermique, couplées entre ledit conduit aller et ledit conduit de retour, ledit conduit aller et ledit conduit de retour comportant des moyens pour transférer chez ledit utilisateur de l’énergie thermique prélevée dans ledit circuit de stockage d’énergie thermique.These aims are achieved by the district heating network, as defined in the preamble and characterized in that each user device of said plurality of user devices is associated with a circuit called thermal energy storage circuit, said circuit of thermal storage being constituted on the one hand by a forward duct and a return duct, substantially parallel to each other and traversed by a coolant, and on the other hand by a set of thermal energy storage baskets coupled between said forward conduit and said return conduit, said forward conduit and said return conduit having means for transferring thermal energy taken from said thermal energy storage circuit to said user.
[0006] Lesdits moyens pour transférer chez ledit utilisateur de l’énergie thermique prélevée dans ledit circuit de stockage d’énergie thermique comportent avantageusement un échangeur de chaleur auquel sont couplés ledit conduit d’aller et ledit conduit de retour dudit circuit de stockage d’énergie thermique, afin de permettre de déconnecter les circuits pour la maintenance et les réparations.[0006] Said means for transferring to said user of the thermal energy taken from said thermal energy storage circuit advantageously comprise a heat exchanger with which said go duct and said return duct of said storage circuit are coupled. thermal energy, to enable disconnection of circuits for maintenance and repairs.
[0007] Selon un mode de réalisation préféré, ledit conduit d’aller et ledit conduit de retour de chacun des circuits de stockage sont fermés à une de leurs extrémités et connectés audit échangeur de chaleur, les connections entre les deux conduits s’effectuant à travers lesdites corbeilles.According to a preferred embodiment, said go duct and said return duct of each of the storage circuits are closed at one of their ends and connected to said heat exchanger, the connections between the two ducts being effected at through said baskets.
[0008] Lesdites corbeilles de stockage d’énergie thermique comportent chacune, de préférence au moins une spirale d’un tube thermiquement conducteur, ladite spirale étant parcourue par ledit fluide caloporteur qui circule dans ledit circuit d’aller et dans ledit circuit de retour.[0008] Said thermal energy storage bins each comprise, preferably at least one spiral of a thermally conductive tube, said spiral being traversed by said heat transfer fluid circulating in said go circuit and in said return circuit.
[0009] Lesdites corbeilles de stockage d’énergie thermique d’un même circuit de stockage d’énergie thermique affecté à un utilisateur, sont espacées entre elles d’une distance sensiblement comprise entre 2 et 5 m, avantageusement entre 3 et 4 m et sensiblement proche de 3,5 m.[0009] Said thermal energy storage bins of the same thermal energy storage circuit assigned to a user are spaced apart from one another by a distance substantially between 2 and 5 m, advantageously between 3 and 4 m, and substantially close to 3.5 m.
[0010] Ladite spirale d’un tube thermiquement conducteur de chacune desdites corbeilles de stockage d’énergie thermique est avantageusement logée dans une cavité verticale ménagée dans le sol, en-dessous de ladite boucle de distribution d’énergie thermique.Said spiral of a thermally conductive tube of each of said thermal energy storage bins is advantageously housed in a vertical cavity formed in the ground, below said thermal energy distribution loop.
[0011] De manière préférentielle, au moins un circuit de stockage d’énergie thermique est associé à au moins un tronçon de la boucle d’approvisionnement dudit réseau d’échanges thermiques, et au moins un circuit de stockage d’énergie thermique est associé à au moins un tronçon d’une boucle de distribution d’énergie thermique dudit réseau d’échanges thermiques.Preferably, at least one thermal energy storage circuit is associated with at least one portion of the supply loop of said heat exchange network, and at least one thermal energy storage circuit is associated with at least one section of a thermal energy distribution loop of said heat exchange network.
[0012] Selon une variante de réalisation, lesdites corbeilles de stockage d’énergie thermique peuvent être logées dans un habitacle sensiblement cylindrique en un matériau thermiquement conducteur, ledit habitacle étant placé dans ladite cavité verticale ménagée dans le sol, en-dessous de ladite boucle de distribution d’énergie thermique.According to an alternative embodiment, said thermal energy storage bins can be housed in a substantially cylindrical passenger compartment made of a thermally conductive material, said passenger compartment being placed in said vertical cavity formed in the ground, below said loop. thermal energy distribution.
[0013] Lesdites corbeilles de stockage d’énergie thermique sont avantageusement disposées chacune dans une cavité verticale, disposée sensiblement au centre de ladite tranchée dans laquelle est logée ladite boucle de distribution d’énergie thermique.Said thermal energy storage bins are advantageously each disposed in a vertical cavity, disposed substantially in the center of said trench in which is housed said thermal energy distribution loop.
Description sommaire des dessins [0014] La présente invention et ses principaux avantages apparaîtront mieux dans la description d’un mode de réalisation préféré, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une vue schématique d’une partie du réseau urbain d’échanges thermiques selon l’invention, illustrant notamment le circuit de stockage d’énergie thermique associé à chacun des dispositifs utilisateurs, la fig. 2 est une vue agrandie qui illustre les corbeilles de stockage d’énergie thermique et leur connexion avec le dispositif utilisateur. la fig. 3 est une vue en coupe transversale d’une tranchée dans laquelle est installé un conduit anergie d’une boucle de distribution d’énergie thermique à un utilisateur et une corbeille de stockage d’énergie thermique, selon l’invention, et la fig. 4 est une vue partielle en coupe longitudinale d’une tranchée dans laquelle est installé un conduit anergie d’une boucle de distribution d’énergie thermique à un utilisateur, et des corbeilles de stockage d’énergie thermique.Brief Description of the Drawings [0014] The present invention and its main advantages will become more apparent in the description of a preferred embodiment, with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a schematic view of part of the urban heat exchange network according to the invention, illustrating in particular the thermal energy storage circuit associated with each of the user devices, FIG. 2 is an enlarged view that illustrates the thermal energy storage bins and their connection with the user device. fig. 3 is a cross-sectional view of a trench in which is installed an anergy duct of a thermal energy distribution loop to a user and a thermal energy storage bin, according to the invention, and FIG. 4 is a partial view in longitudinal section of a trench in which is installed an anergy conduit of a thermal energy distribution loop to a user, and storage bins of thermal energy.
Meilleure(s) manière(s) de réaliser l’invention [0015] En référence aux figures, notamment la fig. 1, le réseau 10 d’échanges thermiques comporte au moins une unité 14 de production d’énergie thermique et au moins une boucle dite boucle d’approvisionnement 12 en énergie thermique, comportant un conduit 11 agencé pour véhiculer un liquide caloporteur 13 entre une sortie dite chaude de ladite unité 14 de production d’énergie thermique et une entrée de retour dite froide de ladite unité 14 de production d’énergie thermique. Ladite boucle d’approvisionnement 12 est raccordée à une pluralité de dispositifs utilisateurs 15 d’énergie thermique, chacun desdits dispositifs utilisateurs comportant une boucle de distribution 16 d’énergie thermique connectée à ladite boucle d’approvisionnement 12 et équipée d’un point de soutirage de fluide caloporteur pour en extraire de l’énergie thermique et d’un point d’injection pour réinjecter ledit fluide calorifique 13 dans ladite boucle d’approvisionnement, après un soutirage d’énergie thermique par ledit utilisateur. Dans la pratique le soutirage et la réinjection sont effectués par l’intermédiaire d’un échangeur de chaleur 17, en principe un échangeur à plaques qui est monté sur la boucle de distribution 16. Chaque boucle de distribution 16 d’énergie thermique correspondant à un utilisateur 15 comporte un conduit d’arrivée 16a chez ledit utilisateur et un conduit de départ 16b. Le conduit d’arrivée 16a est équipé d’un échangeur de chaleur 17. Le conduit d’arrivée 16a et le conduit de départ 16b sont connectés respectivement à une entrée et une sortie dudit échangeur de chaleur 17.BEST WAY (S) TO CARRY OUT THE INVENTION [0015] Referring to the figures, in particular FIG. 1, the heat exchange network 10 comprises at least one thermal energy production unit 14 and at least one so-called supply loop 12 of thermal energy, comprising a conduit 11 arranged to convey a coolant liquid 13 between an outlet said hot said unit 14 for producing thermal energy and a so-called cold return input of said unit 14 for producing thermal energy. Said supply loop 12 is connected to a plurality of thermal energy user devices, each of said user devices comprising a thermal energy distribution loop 16 connected to said supply loop 12 and equipped with a draw-off point. heat transfer fluid for extracting thermal energy and an injection point for reinjecting said heat transfer fluid 13 into said supply loop, after a withdrawal of thermal energy by said user. In practice, the withdrawal and the reinjection are carried out by means of a heat exchanger 17, in principle a plate heat exchanger which is mounted on the distribution loop 16. Each distribution loop 16 of thermal energy corresponding to one user 15 comprises an arrival conduit 16a in said user and a starting conduit 16b. The inlet duct 16a is equipped with a heat exchanger 17. The inlet duct 16a and the outlet duct 16b are respectively connected to an inlet and an outlet of said heat exchanger 17.
[0016] Afin d’améliorer la capacité de stockage du milieu environnant dans lequel est disposé le réseau 10 d’échanges thermiques, chaque dispositif utilisateur 15 de ladite pluralité de dispositifs utilisateurs 15 est associé à un circuit dit circuit de stockage d’énergie thermique 18, ledit circuit de stockage thermique 18 étant constitué d’une part d’un conduit aller 18a et d’un conduit de retour 18b, sensiblement parallèles entre eux et parcourus par un fluide caloporteur 131, et d’autre part d’un ensemble de corbeilles 19 de stockage d’énergie thermique, couplées entre ledit conduit aller 18a et ledit conduit de retour 18b. Ledit circuit de stockage thermique 18 comporte des moyens pour stocker de l’énergie thermique et, le cas échéant, pour transférer chez ledit utilisateur 15 une partie de cette énergie stockée dans ledit circuit de stockage d’énergie thermique 18. Ces moyens comportent lesdites corbeilles 19 qui sont disposées dans des cavités verticales 20, localisées en-dessous des tranchées 50 qui abritent chaque boucle de distribution 16 d’énergie thermique correspondant à un utilisateur 15. Les corbeilles 19 sont composées d’une spirale 19a faite d’un enroulement d’un tube 19b et qui comporte une arrivée 19c raccordée au conduit aller 18a correspondant et une sortie 19d raccordée au conduit de retour 18b correspondant, comme le montre plus précisément la fig. 2.In order to improve the storage capacity of the surrounding environment in which the heat exchange network 10 is located, each user device 15 of said plurality of user devices 15 is associated with a circuit called thermal energy storage circuit. 18, said thermal storage circuit 18 being constituted on the one hand by a forward duct 18a and a return duct 18b, substantially parallel to each other and traversed by a heat-transfer fluid 131, and on the other hand of a set thermal energy storage baskets 19, coupled between said forward duct 18a and said return duct 18b. Said thermal storage circuit 18 comprises means for storing thermal energy and, where appropriate, for transferring to said user 15 a part of this energy stored in said thermal energy storage circuit 18. These means comprise said bins 19 which are arranged in vertical cavities 20, located below the trenches 50 which house each distribution loop 16 of thermal energy corresponding to a user 15. The bins 19 are composed of a spiral 19a made of a winding a tube 19b and which has an inlet 19c connected to the corresponding duct 18a and an outlet 19d connected to the corresponding return duct 18b, as shown more precisely in FIG. 2.
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