FR2474673A1

FR2474673A1 - Accumulateur souterrain de chaleur, et son procede de construction

Info

Publication number: FR2474673A1
Application number: FR8001634A
Authority: FR
Inventors: Jonathan Parkinson
Original assignee: Soletanche SA
Current assignee: Soletanche SA
Priority date: 1980-01-25
Filing date: 1980-01-25
Publication date: 1981-07-31
Also published as: GB2070762A; FR2474673B1; NL8100333A; BE887206A; JPS56149532A; DE3101537A1; HK83284A; SG55384G; GB2070762B

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ACCUMULATEUR SOUTERRAIN DE CHALEUR. CET ACCUMULATEUR EST FORME ESSENTIELLEMENT PAR UNE MASSE RIGIDE 13, ENTERREE DANS UNE EXCAVATION 2 DU SOL 1, ET COMPOSEE ESSENTIELLEMENT D'UN LIANT TEL QUE DU CIMENT, D'ARGILE ET D'EAU; UNE PARTIE D'AU MOINS UN CIRCUIT DE TRANSPORT D'ENERGIE, PAR EXEMPLE UN ECHANGEUR DE CHALEUR 11, EST NOYEE DANS LA MASSE RIGIDE 13. L'INVENTION EST APPLICABLE PAR EXEMPLE A L'ACCUMULATION DE L'ENERGIE ELECTRIQUE OU DE L'ENERGIE SOLAIRE, SOUS FORME DE CHALEUR, DESTINEE PAR EXEMPLE AU CHAUFFAGE DE BATIMENTS.

Description

La présente invention concerne un accumulateur

souterrain de chaleur et son procédé de construction.

L'accumulateur de chaleur selon la présente invention est destiné par exemple à stocker de la chaleur provenant d'une source quelconque, telle qu'un capteur solaire, une pompe à chaleur, une source d'eau chaude, un générateur d'énergie électrique.o etc, la chaleur stockée pouvant être ensuite utilisée pour différentes applications, par exemple pour le chauffage d'habitations ou d'autres constructions. Un tel accumulateur peut être exploité suivant des cycles plus ou moins longs, par exemple suivant des cycles journaliers, saisonniers.. etc. L'accumulateur souterrain de chaleur selon la présente invention comporte une masse enterrée d'un ou plusieurs matériaux ayant une chaleur spécifique appropriée, dans laquelle est noyée une partie d'au moins un circuit de transport d'énergie; selon la présente invention, le

matériau, accumulateur de chaleur, est constitué principa-

lement par un liant, par exemple du ciment, par de l'argile et par de l'eau, dans des proportions adaptées pour conférer audit matériau une résistance mécanique appropriéeo La masse rigide qui constitue principalement l'accumulateur de chaleur selon la présente invention

offre la combinaison des deux importants avantages sui-

vants: étant rigide, elle ne nécessite ni structure portante ni réservoir, à la différence d'un accumulteur liquide de chaleur; sa proportion en eau pouvant être

élevée, elle peut présenter une capacité thermique volumi-

que très proche de l'unité (en calories/ Cocm3), c'est-à-

dire très supérieure à celles des matières solides usuel-

les, y compris les roches, le sable sec et même le sable saturé d'eauo lJe procédé selon la présente invention permet de construire un accumulateur souterrain de chaleur du type 3D précédemment indiqué, en particulier dans un terrain aquifère, o il existe une nappe d'eau voisine de la surface du terrain, mais aussi, a fortiori, en terrain sec,

oh il n'existe éventuellement qu'une nape d'eau-très pro-

fonde.

Le procédé pour construire un accumulateur souter-

rain de chaleur selon la présente invention condote à creuser dans le sol une excavation de volume au moins égal à celui de l'accumulateur à construire, et à remplir cette excavation au moins partiellement avec un ou plusieurs matériaux de chaleur spécifique appropriée, en y insérant une partie d'au moins an circuit de transport d'énergie;

conformément au procédé selon l'invention, pendant le creu-

sement de l'excavation, celle-ci est constamment remplie au moins partiellement avec un liquide approprié tel que de l'eau ou une boue de forage, on immerge et immobilise la partie correspondante du circuit'de transport d'énergie dans le liquide remplissant l'excavation, et l'on ajoute, audit liquide, des quantités déterminées d'un liant tel que du ciment, et éventuellement d'autres additifs, adaptés pour assurer la prise du liant et, ainsi, la rigidification du liquide en une masse de capacité calorifique appropriée,

remplissant au moins partiellement l'excavation terminée.

À titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illus-

tré schématiquement au dessin annexé, un mode d'exécution

de l'invention.

La figure 1 est une vue, en coupe par un plan sensi-

blement vertical, d'un accumulateur souterrain de chaleur

selon la présente invention.

La figure 2 est une vue à plus grande échelle du

détail A de la figure 1.

La figure 3 montre une variante de la figure 1, dans laquelle l'accumulateur souterrain sert d'assise pour

un bâtiment.

On va décrire ci-après la construction de lgaccumu-

lateur souterrain de chaleur selon la présente invention, qui est représenté schématiquement sur la figure 1, dans le cas o ledit accumulateur doit être enfoui dans un terrain meuble ou très meuble, ou m8me éventuellement dans un sol extrêmement peu compact formé par exemple principalement par du sable, de la vase, de la tourbe, ou du limon, le niveau de l'eau dans ce sol étant en outre supposé à une faible profondeur. Ces conditions sont évidemment les plus

défavorables qui peuvent être rencontrées pour l'implanta-

tion d'une telle construction souterraineo En particulier,

le creusement d'une excavation est particulièrement diffi-

cile et onéreux, puisque les parois de l'excavation ont

tendance à s'ébouler au fur-et-à-mesure de son creusement.

La présente invention permet néanmoins de construire, dans un terrain aussi défavorable, un accumulateur de chaleur dont le volume peut atteindre et m8me dépasser plusieurs centaines de mètres cubes bn autre objectif de l'invention est de conférer à l'accumulateur de chaleur la plus grande capacité thermique possible, pour un volume déterminé, et cela moyennant le plus faible coût possible. Pour atteindre cet objectif, on pourrait envisager d'utiliser de l'eau à l'état liquide comme matière accumulatrice de chaleur, puisque le tableau suivant montre clairement que sa capacité thermique volumique (égale au produit de sa masse volumique par sa chaleur spécifique) est notablement supérieure aux capacités thermiques volumiques respectives de la plupart des matières solides, y compris des roches usuelles, du

sable sec et même du sable saturé d'eau.

Matériaux Masse volumique Chaleur spécifique Capacité g/cm3 calories/g thermique volumique Calories/ __ _ _ _ _ _ _ ________ _ _ _ _ _ _ OC cm3 0 g Fer 7,8 0,1 0,78 Cra:;-e 2,3 0, 2 0,46 Granit 2,7 0,2 0,54 Grbs 2,4 0,2 0,48 Pétrole 0,8 0,5 0,40 Plomb 11,3 0,03 0,34 Quartz 2 6 O, 2 O, 52 Sable sec 1,7 0,2 0,34 3M Sable saturé d'eau 2,0 0,3 0,60 Eau 1,0 1,0 1,0

A ltavantage d'une forte capacité thermique volumi-

que, l'eau ajoute celui d'un coIIt très faibleo l'emploi d'une masse d'eau souterraine comme aounizlateur de chaleur offre cependant certains inconvénients: la couche de terre surmontant une telle masse dteat ne présente p une réei

tance suffisante pour permettre dey établir des ooestrtie-

tions, ce qui n'est éventuellemiet possible qu'et y subs-

tituant un "toit" de résistanoe mécanique suffisante etq par suite, de fabrication cotoeusee DWautre pa-rt, il n'est pas possible d'enterrer direotement une masse liquide dans un terrain meuble; pour empoeher!*éboulement des praois de l'excavation, il est alor9 indie.asbe di2fic r des parois suffisaumernt r6sis e'ne et de onsto.eio ége=

ment eoeteuse.

On va décrire àinentitre ieeplemode d'exécution particulier du pro3d6 solónc la prsento inven tion pour construire l'accumulateur de ehaleur illuetré schématiquement sur les figures 1 et 2: à partir de la

surface du sol 1, on creuse une excavation de forme prédé-

terminée, par exemple parallélépipédique9 en utilisant des engins connus de travaux publics, par exemple des pelles

mécaniques ou des pelles "draglines"o Au fur et à mesure -

du creusement de l'excavation 2, on y introduit-une boue de forage, composée principalement dSun liant tel que du ciment, d'argile, telle que de la bentonite, d'eau, et de divers additifs, dont l'un est choisi pour retarder convenablement la prise du liant; la proportion en poids de l'eau est de préférence largement majoritaireo Un exemple de composition d'une boue de forage pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention est le suivant: Eau: 1000 litres Ciment de laitier: 100 à 200 Kg Bentonite: 35 Kg Retardateur de prise, par

exemple lignosulfite: 1 à 5 litres.

La boue de forage ainsi composée est introduite dans

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l'excavation, au fur et à mesure de son creusement, soit au moyen d'une pompe assurant un débit continu de boue, adapté à la vitesse de creusement, soit de façon discontinue, par déversement dans l'excavation de charges successives, de préférence de mme volume, appropriée La proportion du retar- dateur de prise dans la boue de forage doit évidemment être choisie pour éviter la prise de la boue en masse solide, non seulement jusqu'à l'achèvement de l'excavation, mais aussi jusqu'à celui d'opérations ultérieures qui sont décrites dans

la suite; dans cette détermination de la proportion du retar-

dateur de prise, il faut aussi tenir compte éventuellement des périodes d'interruption du creusement de l'excavation, par exemple pendant les nuits Pendant cette phase de creusement de l'excavation, la boue de forage qui la remplit au moins partiellement a, de façon connue en soi, pour r8le principal d'éviter l'éboulement des parois de l'excavation en cours de creusement; ce rôle est fondamental en particulier dans le cas oh le terrain creusé présente une très faible cohésion et des quantités d'eau importantes au vdainage de sa surface, comme on l'a déjà indiqué précédemmento Pour réaliser l'accumulateur de chaleur selon la présente invention, qui est illustré sur les figures 1 et 2, on procède ensuite à l'immersion, dans la boue de forage, non encore solidifiée, qui. remplit au moins partiellement l'excavation terminée, de panneaux thermiquement isolants et/ou imperméables à l'eauo Dans le cas d'une excavation

parallélépipedique, destinée à la construction d'un accumula-

teur de même forme, il s'agit tout d'abord de l'immersion et de l'immobilisation, par des moyens appropriée, près des parois latérales, sensiblement verticales, de l'excavation 2, de panneaux tels que 3a, 3b.., prévus pour former les

parois latérales d'une enceinte destinée à enfermer complète-

ment l'accumulateur de chaleuro Pour un accumulateur de grandes

dimensions, chaque paroi latérale est alors formée de préfé-

rence en aboutant les bords de plusieurs panneaux, tels que 3a, les chants de ces panneaux pouvant être lisses ou aménagés pour être encastrables l'un dans l'autre. Après la

mise en place de ces parois latérales on procède à l'immer-

sion, et à l'immobilisation, près du fond, sensiblement horizontal, de l'excavation 2, d'un ou plusieurs panneaux 3d, destinés à former le radier de l'enceinte mentionnées Bien entendu, les panneaux 3d du radier pourraient être immergés avant ceux des parois latéraleso Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 et 2, chacun des

panneaux 3a à 3d peut avoir la constitution suivante, illus-

trée à plus grande échelle à la figure 2: chaque panneau, par exemple 3b, est constitué essentiellement par une plaque

d'isolation 4 en un matériau à faible conductivité thermi-

que, par exemple en polystyrène ou en mousse phénolique,

qui est disposée entre deux plaques de lestage et de protec-

tion mécanique, 5a et 5b, réunies entreelles par des raidis-

seurs tels que 6, traversant la plaque d'isolation 4o Chaque

raidisseur 6 peut être aménagé pour éviter lcrasement éven-

tuel de la plaque d'isolation 4 par le poids de l'accumula-

teur ou la poussée des terres; à cet effet, dans le cas par exemple d'un raidisseur maintenu en place par des écrous 6a, on peut prévoir des contre-écrous 6bo D'autre part, la face

de chaque panneau tel que 3b, qui est tournée vers l'exté-

rieur de l'accumulateur, c'est-à-dire vers la paroi latérale la plus voisine de l'excavation 2, ainsi éventuellement que

son autre face, sont recouvertes par des éléments d'étanch-

ité tels que des films ou des feuilles imperméables à l'eau, 7, par exemple de simples feuilles de matière synthétique, fixées sur la plaque de béton 5a, par tout moyen appropriés par exemple par collage Chaque panneau ainsi constitué

réduit très fortement les échanges thermiques entre l'accu-

mulateur et le sol oi il est enterré, grace notamment à sa plaque d'isolation 4; sa feuille 7 empêche pratiquement toute circulation d'eau entre l'intérieur de l2enceinte de ltaccumulateur,d'une part, et le sol d'autre part, de manière '35 à éviter également les pertes de calories qui résulteraient de ces circulations d'eau; enfin, les plaques de béton 5a et 5b confèrent à chaque panneau, tel que 3b, une rigidité et une z ist,-e mecanique suffisantes En augmentant de fa9ço iio:;; o!..le e d',. p anneau correspondant, les pLa3ueF, tdl, bC7k,,J- 6 >d g' U egaJeezt de lests, iU Lûer-,ês àan fla boue non encoreoi e 6-;!IF7" t WlLle <7t <3L2_e la booue de fora;ge rmplissant -'eoe'ite l:óUe par les panneaux 3a à 3d, on __ = ei; wéventuellement,

ji2% C...e -C f,:.- p>e".ar toutoyens eappro-

zla figuie si le. cicuts, "primairbe e sr o s-tUitu de trans-

port paU* d e s occtruet ia s,detiné à ti3;-fll49" iergie, les qe 8 j, _ oa.,t.;hcu e >q<-s' M en-tor d C -'un I}ée gain e óletriuemn isolri-e' eet un Ot 'yeir au 1iune fe ltbess9ur iame surface du sol y ou gueSÉi.o i'-nS 3a pVrevde de réalisation illustrée

sur la 1 le circuit primaire est constitué essen-

tijemcsnt pe des file:, ectriquemenet résistants, tels C, que 8, dont raeun e it entouré dlune gaine électriquement iaolante, ee éventuelleneent d'un tube de protection 9 ' Les tubes 9 sont immergés dans la boue de forage, de façon

à y prendre des positions déterminées.

le circuit secondaire est également constitué par 2r des tubes tels que Il, de préférence métalliques, diOposés

Par exemple les uns verticalement et les autres horizonta-

lement, comme les tubes 9, mais dans leurs intervalles; ces différents tubes Il ont, leurs extrémités réunien deux a deux de façon à former un eéchangeur thermique t.lis*raib"ué à îlirîntérieur do l'enceinte mentionnée; l'entrée et le. sortide lde l'oh.geur thermique ainsi constitué sont racco.?5( respectivement par deux tuyaux 12a et 12b, par

exemple verticaux, et par dtautres tuyaux (non représen-

tées), e- appareils d'utilisation de l'énergie calorifi-

que, *otazi î...l. à. hau-eur thermique, qui permet diextraire les calories transférées, Ce circuit secondaire

est évidemment destiné à être rempli avec un fluide calo-

porteur, qui peut être d'un type connu approprié, tel que

de l'eau, de l'air.. etc o.

Si la boue de forage ne remplissait pas en tota-

lité l'enceinte formée par les panneaux 3a à 3de on déverse alors une quantité complémentaire de boue de forage de

manière à assurer le remplissage complet de ladite encdn-

tee lorsque la boue de forage s'est entièrement rigidifiée dans l'excavation 2.ainsi que dans l'enceinte formée par les panneaux 3a-3d, en une masse 13 oh sont complètement

noyés les tubes 9 et 11 des circuits primaire et secon-

daire, on assure la fermeture de ladite-enceinte par un toit ou plafond, qui peut 9tre constitué notamment par un

panneau, 3e, analogue au radier 3d. Bien entendu, des tra-

versées étanches sont prévues dans ee panneau-supérieur 3e, pour le passage de cibles électriques, 10a-O10b, servant au raccordement du circuit primaire à une source extérieure d'énergie électrique,et pour les conduites d'entrée et de sortie, 12a-12b, du circuit secondaire. Une couche de terre végétale, de béton ou d'un autre matériau, 2, peut enfin être déposée par dessus le panneau supérieur 3e de l'enceinte fermée pour rétablir la eontinuité de la

surface du sol 1.

Dans le cas d'un accumulateur construit en utilisant une boue de forage ayant la composition donnée précédemment à titre d'exemple, et contenant notamment Eg de ciment de laitier pour 1000 litres d'eau, on a pu déterminer que la masse solide de matériau accumulateur

de chaleur avait une capacité thermique volumique d'envi-

ron 0,98 calories/ Ocom3, très voisine de celle de l'eau (1 calorie/ Oecm3); On a pu également déterminer que sa

résistance à la compression,après un temps de durcisse-

ment d'un mois,est d'environ 5 bars, ce qui est largement suffisant pour permettre éventuellement lédification de constructions à la surface du sol, notamment au-dessus de la couche T, à l'aplomb de l'accumulateur de chaleur 2474673 i selon la présente inventions Ce dernier peut en particulier être avantageusement utilisé pour assurer, par son circuit secondaire de transport d'énergie, le chauffage des locaux construitso La figure 3 montre une réalisation de ce genre, dans laquelle les radiateurs de chauffage,R, d'un bâtiment 14 sont alimentés par le circuit secondaire 11-12a-12b d'un accumulateur de chaleur,13, selon le présente inventions Ce dernier comporte des parois latérales telles que 3a, 3b, qui s'étendent jusqu'au voisinage de la surface du sol 1, et qui servent d'assises pour le b9timent 14o L'ensemble formé par la masse 13 de matériau accumulateur de chaleur, et par une paroi horizontales 3e, thermiquement isolante, qui surmonte la masse 13, présente, au-dessus du fond ou radier 3d, une hauteur h notablement inférieure à la hauteur H de ses parois latérales telles que 3a, 3b; ainsi la paroi horizontale 3e délimite,avec les parties supérieures des parois latérales telles que 3a, 3b, un volume important 15, qui peut servir de sous-sol pour le bâtiment 140

Lorsque, par contre, il n'est pas envisagé de cons-

truire à l'aplomb de l'accumulateur de chaleur selon la présente invention, la masse rigide qui le constitue peut présenter une résistance à la compression moins élevée, nécessitant l'emploi d'une proportion inférieure de ciment dans la boue de forage, par exemple seulement 100 Kg de

ciment de laitier, ou moins encore, pour 1000 litres d'eau.

La résistance à la compression de la masse rigide de maté-

riau accumulateur de chaleur peut 9tre ainsi abaisese, selon la présente invention, jusqu'aux environs de 0,1 bar, ce qui est juste suffisant pour y maintenir les circuits 9 et 11 des échangeurs de chaleur et les parois 3a, 3b,.oo, 3d, 3e dans les positions preévueso Un tel matériau, que le profane considérerait comme pâteux plut8t que comme solide, se distingue cependant d'un liquide en ce qu'il présente une certaine cohésion, c'està-dire qu'il peut résier à des contraintes de cisaillement sans déformation importante, ce qui n'est pas le cas des matériaux simplement visqueux 2474673 t

qu'ils soient pâteux ou liquides.

La forme de réalisation précédemment décrite de l'accumulateur de chaleur selon la présente invention ainsi que le mode d'exécution, précédemment indiqué, de son procédé de construction, sont susceptibles de nombreuses

variantes, entrant toutes dans le cadre de l'invention.

La constitution de chacun des panneaux 3a-3e formant l'enceinte fermée est matière à option; chaque panneau pourrait être constitué simplement par une plaque de matière thermiquement isolante, par exemple de matière synthétique, ou encore par une plaque d'un matériau imperméable à l'eau, mais relativement mince. Au lieu d'être lestée sur ses deux faces par des plaques de béton, comme illustré sur la figure 2, la plaque de matériau isolant pourrait être lestée par une plaque de béton sur une seule face. Les plaques de béton peuvent être elles-mêmes renforcées par des armatures ou ttre remplacées par des plaques d'acier appropriées&

D'autre part, au lieu d'être verticales, les parois latéra-

les de l'enceinte fermée peuvent être disposées obliquement pour certaines applications. Dans une variante, les parois latérales de l'enceinte fermée, au lieu d'être constituées par des panneaux immergés dans la boue de forage, avant sa solidification, sont des parois moulées dans le sol par un procédé connu, avant le creusement de l'excavation; dans ce cas, bien entendu, l'excavation est ensuite creusée entre les parois précédemment moulées dans le sol, en veillant à ne pas les endommager et en utilisant une boue de forage ayant par exemple la composition indiquée précédemment; la suite des opérationf reste inchangée: le radier 3d et les tubes 9 et Il des circuits de transport de chaleur sont mis en place avant la solidification de la boue de forage; l'enceinte fermée est enfin complétée, après solidification de la boue de forage, par la mise en

place du panneau supérieur 3e.

La réalisation d'une enceinte fermée autour de l'accumulateur de chaleur selon la présente invention est il 2474673 facultative; on peut renoncer à une telle enceinte en particulier chaque fois que le terrain dans lequel J)oc.vadl, ' tpeu'; trc cre'use est de nature à limiter lem ehaungeo do oh.aler? nitre les parois de lexcavation ure pa:t' la masske amLatrice de chaleur d'autre part, queii Ègis de d; ertez, par conduction ou par

circulation d'eau; en pceticulier, il n'est pas indispen-

sable de prévoir une îce.inte fermée lorsque l'accumula-

teur selon la présente inveenrion doit être enterré dans

du sable sec ou dans uie argile pratiquement imperméable.

la composition de la boue de forage est matière à option, les proportions indiquées précédemment ne constituant que des exemples. Le ciment utilisé comme liant peut aussi 9tre du ciment de Portland; bien que le ciment de laitier convienne particulièrement bien en vertu de la résistance mécanique élevée qu'il permet d'obtenir pour une faible proportion de ciment, et en vertu également de sa bonne résistance à l'action des eaux séléniteuses, il peut être remplacé par tout autre ciment; cependant, pour obtenir une résistance mécanique équivalente avec par exemple du ciment de Portland, il en faut beaucoup plus que du ciment de laitier. le ciment peut être aussi remplacé, en totalité ou en partie, par un autre liant approprié, tel que des cendres volantes, dés poudres pouzzolaniques, de la chaux o etc. la bentonite peut être également remplacée par une argile locale, mais en proportion plus importante. Au lieu de comporter des résistances électriques, le circuit primaire peut comporter un échangeur à fluide caloporteur, analogue à celui du circuit secondaire* les différents tubes des circuits primaire et secondaire peuvent tre distribués irrégulièrement dans la masse de l'accumulateur, par exemple $tre concentrés dans sa région centrale. Dans une variante, chaque tube du. circuit secondaire est associé étroitement à un tube du circuit primaire, dont il est

par exemple rapproché sur une partie au moins de sa lon-

gueuro Pour certaines applications, il suffit de prévoir

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un seul circuit de transport d'énergie, qui, pendant des périodes de temps distinctes, peut être utilisé tantôt

comme circuit primaire et tantôt comme circuit secon-

daire, en y incorporant par exemple un système connu de valves à plusieurs voies Dans une variante du procédé de construction

d'un accumulateur de chaleur selon la présente inven-

tion, le lia1t, et éventuellement les autres additifs, sont ajoutées à la boue de forage, non pas avant l'emploi

de celle-ci pour remplir l'excavation en cours de creuse-

ment, mais seulement après l'achèvement de l'excavation.

Ceci dispense évidemment d'utiliser un retardateur de prise. Le ciment, et les autres additifs éventuels, peuvent Stre déchargés directement dans la boue de forage remplissant l'excavation terminées On peut aussi utiliser un circuit fermé comportant au moins une pompe, et un mélangeur, placés en dehors de l;excavation, de manière à extraire de celle-ci la boue de forage, à assurer son mélange avec le ciment et les autres additifs, puis à

déverser le mélange obtenu dans l'excavation. L'enriehis-

sement de la boue en eiment dans le mélangeur est

poursuivi jusqu'à ce que le mélange remplissant l'excava-

tion contienne la proportion nécessaire de ciment. En plus de permettre d'économiser le retardateur de prise, cette variante du procédé selon la présente invention permet une économie de ciment; en effet, dans le cas du procédé précédemment décrit, oh le ciment était déjà contenu dans la boue de forage utilisée au cours du creusement d'excavation, une partie du mélange, et par suite du ciment qu'il contenait, était inévitablement entraînée avec les déblais d'excavation, et, par suite, perdue. Selon son volume, l'excavation destinée à la construction d'un accumulateur de chaleur selon la présente invention peut être creusée soit en totalité, 2474673 i 1 3 en une seule opération, et sans reprises ou joints entre les différentes parties, soit par parties séparées, dont

chacune est équipée notamment avec des circuits de trans-

port d'énergie et, éventuellement,avec des parois de l'enceinte fermée, puis rigidifiée, avant la réalisation de la partie adjacente. Dans le cas d'un accumulteur de chaleur de très grand volume, nécessitant la réalisation

successive par exemple de N parties juxtaposées, numéro-

tées de 1 à N, on réalisera de préférence, tout d'abord par exemple les parties de l'accumulateur de numéros pairs, puis, après leur achèvement, les parties de numéros impairs0 On a déjà indiqué que la disposition des tubes des

circuits de transport d2énergie à l'intérieur de ltaccumu-

lateur de chaleur selon la présente invention est matière à options Au lieu de former une sorte de réseau à mailles parallélépipédiques, comme sur la figure 1, les tubes de

l'échangeur primaire et/ou de l'échangeur secondaire peu-

vent être répartis de façon quelconque dans la masse accumulatrice de chaleur ou bien disposés en cercles, en spirales, en serpentins,.. etcô Bien entendu, l'accumulateur souterrain de chaleur selon la présente invention peut être également construit dans un terrain très cohérent, dans lequel les parois de l'excavation, en cours de creusement, n'offrent que peu de risques d'éboulemento Dans ce cas, l'emploi d'une boue de forage pendant le creusement de l'excavation est inutile. Il suffit alors de remplir l'excavation terminée avec un mélange liquide composé principalement d'un liant tel que du ciment, d'argile et d'eau. Si les parties correspondantes du ou des circuits de transport d'énergie ainsi éventuellement que les parois latérales et le radier de l'enceinte de l'accumulateur, ont été mises en place dans l'excavation achevée, avant son remplissage avec

ledit mélange liquide, il n'est pas nécessaire d'adjoin-

dre un retardateur de prise à ce mélange. Si une nappe

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d'eau est cependant présente à une faible profondeur dans

un tel terrain, relativement cohérent, mais non imperméa-

ble, l'excavatieUyse remplir d'eau au fur et à mesure de

son creusemento Dans ce cas, dès que les parties corres-

pondantes du ou des circuits de transport d'énergie,ainsi éventuellement que les parois latérales et le radier de l'enceinte,ont été immergées dans l'eau remplissant l'excavation terminée, puis immobilisées près des parois de ladite excavation, l'achèvement de l'accumulateur nécessite seulement l'adjonction d'un liant, tel que du

ciment, et d'argile, au contenu aqueux de ladite excava-

tion.

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Claims

REVENDICATIONS

1 o Accumulateur souterrain de chaleur, comportant une masse enterrée d'tln ou plusieurs matériaux ayant une chaleur spécifique appropriée, dans laquelle est noyée ntie partie d'au moins un circuit de transport d'énergie (9% 11), accuiflulateur caractérisé en ce que le matériau

awtLa-teu7 de chae ur (13) est constitué principale-

meut pew un liant?, per exemple du ciment, par de l'argile et par de leeau, dans des proportions adaptées pour co10 oierer audit matériau une résistance mécanique appropr_ iéee 2o Accumúl1ateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau accumulateur (13) est constitué prîoipale'ex par de ciment, par exemple du ciment de laitierl, par de la bentonite, et par de l'eau, le

pcxrerotage en poids de l'eau étant largement majoritaire.

3 Accumulateur selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 et 2, caractérisé en ce que le matériau accumu-

lateur de chaleur (13) présente une résistance à la

compression au moins égale à celle nécessaire pour immo-

biliser le circuit de transport d'énergie (9, 11), ainsi, éventuellement, que les autres organes solides (3a à. 3e) de l'accumulateur, dans les positions qui leur sont assignées à l'intérieur ou à la périphérie dudit accumulateur, la valeur minimale de la résistance

a la compression pouvant être de l'ordre de 0,1 bar.

4o Accumulateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau accumu-

lateur de chaleur (13) présente une chaleur spécifique volumique supérieure à celles de la terre et des roches

et, de préférence, au moins égale à 0,9 calorie /OCocm3.

o Accumulateur selon l'une quelconque des revendi-

cations 1 à 4, caractérisé en ce que la masse de maté-

riau accumulateur ( 3) est isolée de la terre o. elle est enfouie par des parois (3a à 3e) thermiquement

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isolantes, formant de préférence une enceinte fermée

autour de ladite masse.

6. Accumulateur selon l'une quelconque des

revendications I à 5, caractérisé en ce que la masse de

matériau accumulateur (13) est isolée de la terre ok elle est enfouie par des parois ( 3a à 3e) imperméables à l'eau, formant de préférence une enceinte fermée autour de ladite masse (13)o

7. Accumulateur selon l'une quelconque des reven-

dications 5 et6, caractérisé en ce que certaines au moins des parois, notamment les parois latérales de

l'enceinte fermée, sont dem parois moulées dans le sol.

Accumulateur selon l'une quelconque des reven-

dications 5 et 6, caractérisé en ce que certaines au moins des parois (3a à 3e) sont constituées chacune par au moins un panneau obtenu par assemblage d'une plaque (4) d'un matériau à faible conductivité thermique, et d'au moins une plaque (5a ou 5b) de lestage et/ou de protection mécanique, par exemple en acier, en béton,

ou en béton armé.

9e Accumulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que la plaque (4) à faible conductivité thermique est disposée entre deux plaques (5a et 5b) de

lestage et/ou de protection mécanique.

10O Accumulateur selon l'une quelconque des

revendications 8 et 9, caractérisé en ce que chaque

panneau (3a à 3e) est recouvert sur l'une au moins de ses deux faces latérales par un élément d'étanchéité tel qu'un film ou une feuille imperméable à l'eau (7).o -11. Accumulateur selon l'une quelconque des

revendications 1 à 10, installé en dessous d'au moins

une superstructure telle qu'un bâtiment (14) et caractérisé en ce qu'il sert d9assise ou de fondation pour la superstructure (14)o

12. Accumulateur selon la revendication 11, carac-

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térisé en ce qu'il comporte des parois latérales (3a, 3b) s'étendant jusqu'au voisinage de la surface du sol (1) et servant d'assises pour le bâtiment (14) et que l'ensemble formé par la masse (13) de matériau accumulateur de chaleur et par une paroi (3e) thermiquement isolante, sensiblement horizontale qui surmonte ladite masse (13), présente, au dessus du fond de l'accumulateur, une hauteur (h) notablement inférie-ure à celle (H) de ses parois

latérales (3a, 3b), de manière que ladite paroi horizon-

tale (3e) délimite, avec les parties supérieures des parois latérales (3a, 3b), les sous-sol (15) du bâtiments 13o Procédé pour construire un accumulateur de

chaleur selon l'u-ne quelconque des revendications 1 à 12,

notamment dans un terrain aquifère, procédé consistant à creuser dals le sol une excavation (2) de volume au moins égal à celui de l'accumulateur à construire, et à remplir cette excavation (2),au moins partiellementavec un ou plusieurs matériaux de chaleur spécifique appropriée, en y insérant une partie d'au moins un circuit de transport d'énergie (9, 11), et caractérisé en ce que, pendant le creusement de l'excavation (2), celle-ci est constamment remplie, au moins partiellement, avec un liquide approprié tel que de l'eau ou une boue de forage, que l'on immerge et immobilise la partie correspondante du circuit de transport d'énergie (9, 11) dans le liquide remplissant l'excavation, et que l'on ajoute, audit liquide, des quantités déterminées d'un liant tel que du ciment, et éventuellement d'autres additifs, adaptés pour assurer la prise du liant et, ainsi, la rigidification du liquide en une masse (13) de capacité calorifique appropriée, remplissant au moins partiellement l'excavation terminée (2) o 4..o Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'on ajoute le liant et les autres additifs à la boue de forage avant l'emploi de celle-ci pour remplir l'excavation (2) en cours de creusement, l'un des additifs par exemple du lignosulfite, étant choisi pour retarder la

prise du liant au moins jusqu'à l'achèvement de l'excava-

tion (2) et la mise en place du circuit de transport d'é-

nergie (9, 11)o o Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que lon ajoute le liant, et éventuellement, les autres additifs, au liquide remplissant l'excavation terminée (2)e

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications

13 à 15, pour construire un accumulateur souterrain de chaleur, enfermé dans une enveloppe thermiquement isolante et/ou étanche, caractérisé en ce que l'on moule dans le sol,

par une méthode connue en soi, des parois en béton, sensi-

blement verticales, et destinées à former les parois laté-

rales de l'enveloppe isolante, que l'on creuse ensuite l'excavation entre lesdites parois moulées, que, avant la rigidification du liquide remplissant l'excavation, on immerge, dans ledit liquide, un panneau thermiquement isolant et/ou étanche, qui est immobilisé près du fond de l'excavation pour constituer le radier de l'enveloppe fermée, et que, après rigidification du liquide et mise en place du circuit de transport d'énergie, on complète l'enveloppe par un panneau supérieur, thermiquement isolant

et/ou étanche.

17o Procédé selon l'une quelconque des revendications

13 à 15 pour construire un accumulateur souterrain de chaleur, enfermé dans une enveloppe thermiquement isolante et/ou étanche, caractérisé en ce que des panneaux (3a à 3d) thermiquement isolants et/ou imperméables à l'eau, sont immergés dans le liquide remplissant l'excavation terminée (2) , avant la rigidification dudit liquide, et immobilisés près du fond et des parois latérales de l'excavation, pour former, avec un panneau supérieur (3e) analogue, l'enceinte fermées