FR2582787A1 - Source d'energie calorifique a accumulation - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UNE SOURCE D'ENERGIE CALORIFIQUE A ACCUMULATION. CETTE SOURCE EST REMARQUABLE EN CE QU'ELLE COMPREND:-UNE ENCEINTE 61 APTE A CONTENIR UN PREMIER MILIEU;-UN PREMIER MILIEU CONTENU DANS LADITE ENCEINTE;-UN PREMIER CIRCUIT D'ECHANGE THERMIQUE 66 CONTENANT UN SECOND MILIEU, LEDIT PREMIER CIRCUIT ETANT CONTENU DANS LADITE ENCEINTE ET NOYE DANS LEDIT PREMIER LIEU;-DES MOYENS 64 ET 65 POUR TRANSFERER DES CALORIES AUDIT SECOND MILIEU;-UN SECOND CIRCUIT D'ECHANGE THERMIQUE 67 ET 88 SITUE EN DEHORS DE LADITE ENCEINTE, DANS UN TROISIEME MILIEU 72, ET-DES MOYENS DE CONNEXION 68-69 ET 75-76 DUDIT SECOND CIRCUIT D'ECHANGE THERMIQUE EN PARALLELE SUR AU MOINS UNE PARTIE 62 ET 63 DUDIT PREMIER CIRCUIT, LESDITS MOYENS DE CONNEXION COMPORTANT AU MOINS UNE VANNE 77, 70, 71 COMMANDABLE ET DES MOYENS POUR COMMANDER LA FONCTION "OUVERTURE-FERMETURE" DE LADITE VANNE EN FONCTION D'AU MOINS UN PARAMETRE DE TEMPERATURE DUDIT TROISIEME MILIEU. APPLICATIONS A LA CLIMATISATION DE LOCAUX DIVERS.

Description

SOURCE D'ENERGIE CALORIFIQUE A ACCUMULATION
La présente invention concerne les sources d'énergie calorifique à accumulation, c'est-à-dire les dispositifs qui permettent d'accumuler une certaine quantité d'énergie calorifique à des moments donnés, et de restituer ultérieurement, à la demande, cette énergie calorifique, soit positive, soit négative, ou, en d'autres termes, qu'elle produise du froid ou du chaud.

On connaît déjà des systèmes à accumulation pour pouvoir, par exemple, accumuler une certaine quantité d'énergie calorifique donnée par une résistance chauffante alimentée par de l'énergie électrique produite pendant des heures dites "creuses", c'est-à-dire la nuit, ces systèmes permettant ensuite de restituer des calories à la suite d'une commande déterminée. Ces systèmes comportent une masse thermique qui est chauffée par la résistance chauffante. Ensuite, quand on désire une restitution de l'énergie emmagasinée, on favorise un échange thermique du milieu ambiant avec cette masse. Généralement, cette masse est une certaine quantité de matière solide ayant une forte inertie thermique ce qui fait que le système n'est donc pas d'une utilisation très souple.D'une façon technique, ces systèmes ne sont que des systèmes de transfert à retard d'énergie thermique et doivent donc être utilisés relativement vite après l'emmagasinage. De plus, leur configuration fait que ces systèmes ne peuvent être généralement utilisés que dans un sens, c'est-àdire pour la restitution de calories positives ou pour donner de la chaleur à un milieu froid à réchauffer.

Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser une source d'énergie calorifique à accumulation pouvant éventuellement fonctionner dans les deux sens, c'est-à-dire pour fournir des calories dites "positives" ou "négatives", cette source étant, de plus, d'une utilisation simple, permettant un stockage d'énergie important et un déstockage de l'énergie proportionnel aux besoins, tout en ayant une structure qui lui autorise une durée de vie très importante et ne présentant aucune difficulté de rriise en oeuvre.

Plus précisément, la présente invention a pour objet une source d'énergie calorifique à accumulation, caractérisée par le fait qu'elle comprend
- une enceinte apte à contenir un premier milieu,
- un premier milieu contenu dans ladite enceinte,
- un premier circuit d'échange thermique, contenant un second milieu, ce dit premier circuit étant contenu dans ladite enceinte et noyé dans ledit premier milieu,
- des moyens pour transférer des calories audit second milieu,
- un second circuit d'échange thermique situé en dehors de ladite enceinte, dans un troisième milieu, et
- des moyens de connexion dudit second circuit d'échange thermique en parallèle sur au moins une partie dudit premier circuit, ces dits moyens de connexion comportant au moins une vanne commandable et des moyens pour commander la fonction "ouverture-fermeture" de ladite vanne en fonction d'au moins un paramètre de température dudit troisième milieu.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels
- la Figure 1 représente sous forme relativement schématique, en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation d'une source d'énergie calorifique à accumulation pour restituer de l'énergie à un milieu à réchauffer, en accord avec l'invention,
- la Figure 2 représente, sous forme relativement schématique, en coupe longitudinale, un second mode de réalisation d'une source en accord avec l'invention pour enlever des calories à un milieu à refroidir,
- les Figures 3A, 3B représentent un détail de réalisation des modes de réalisation en accord avec les Figures 1 et 2,
- la Figure 4 représente un troisième mode de réalisation d'une source en accord avec l'invention, permettant de donner ou d'enlever des calories à au moins un milieu donné, et
- la Figure 5 représente un quatrième mode de réalisation d'une source en accord avec l'invention permettant dans une configuration compacte de donner ou d'enlever des calories à au moins un milieu ambiant donné.

En se référant à la Figure 1, celle-ci représente sous une forme relativement schématique, dans le but d'une simplification du dessin, un mode de réalisation d'une source d'énergie calorifique à accumulation permettant d'emmagasiner de l'énergie calorifique produite, par exemple, par une résis- tance chauffante, et de la restituer ultérieurement quand cela est nécessaire.

Une telle source d'énergie est intéressante dans le cas où l'on dispose, par exemple, de l'énergie électrique à un tarif avantageux à des moments où l'on n'a pas besoin de produire de l'énergie calorifique, et où, par contre, on a besoin de cette énergie quand le tarif de cette énergie électrique est beaucoup moins avantageux. Tel est le cas de la production de l'énergie électri que nucléaire. Pendant la nuit, comme elle est peu utilisée, on la propose à un tarif relativement bas, mais par contre, les personnes ont besoin de chauffage plus important pendant le jour et à ce moment-là le tarif est alors plus élevé puisque la demande est plus importante, ceci dans un souci de réaliser ou de favoriser l'étalement de la consommation de cette énergie électrique.

La source illustrée sur la Figure 1 est intéressante dans ce cas-là.

Cette source 1 comprend une enceinte 2 de préférence étanche dont les parois sont isolées thermiquement du milieu extérieur ambiant 3 par un produit isolant comme, par exemple, des parois en fibre de verre ou mousse de polyuréthane 4. A l'intérieur 5 de cette enceinte 2 est disposé un premier circuit 6 d'échange thermique. Ce circuit 6 comprend un réservoir 7 d'un fluide déterminé, avantageusement apte à prendre deux états en changeant de phase, comme celui connu sous la référence R 11 ou par exemple R 113.

Ce réservoir est conçu pour pouvoir échanger des calories avec un moyen de production de chaleur, en l'occurrence, comme illustré, une résistance chauffante 8 pouvant être alimentée en énergie électrique extérieure par ses deux entrées 9. Le circuit 6 comprend un volume collecteur 10 et des conduits 11 reliant le réservoir 7 avec ce volume collecteur 10. Ces conduits sont agencés pour pouvoir avoir un maximum de longueur dans l'enceinte 2 et sont réalisés en un matériau bon conducteur de la chaleur. Avantageusement, à ces conduits 11 sont même associés des radiateurs 12, comme des ailettes, pour favoriser les transferts de calories entre le fluide contenu dans le premier circuit 6 et le milieu 13 dans lequel est noyé ce circuit 6 qui est contenu à l'intérieur 5 de cette enceinte 2.Avantageusement, ce milieu 13 est un produit à forte capacité thermique ayant un point de fusion supérieur à une certaine température à laquelle, comme il sera expliqué ci-après, il sera nécessaire de maintenir le milieu ambiant 3. Ce produit est constitué, par exemple, par de la paraffine, ou thiosulfate de sodium.

Si la source illustrée sur la Figure 1 donne le résultat comme défini ci-avant, le réservoir 7 et le volume collecteur 10 sont associés avec l'enceinte 2 pour que le réservoir 7 soit dans le bas de celle-ci et que, par contre, le volume collecteur 10 soit, lui, dans le haut.

Dans ce cas, la source comporte un échangeur thermique 14 situé en dehors de l'enceinte et dans le milieu 3 et, pour le but défini, au-dessus du niveau le plus haut du volume collecteur 10, en d'autres termes, avantageusement relativement assez au-dessus de l'enceinte 2. Cet échangeur thermique 14 est alors relié en parallèle au circuit 6 et plus particulièrement au volume 10 par au moins deux conduits 15 et 16. Le conduit 15 est connecté à un point bas 17 de l'échangeur 14 tandis que le conduit 16 est, lui, relié à un point haut 18. Dans ce cas, I'échangeur 14 est constitué par une enveloppe étanche 19 à laquelle sont associés des radiateurs 20 plongeant dans le milieu 3. Cette enveloppe est donc positionnée pour avoir un point bas 17 comme mentionné ci-avant afin de recueillir à ce point les liquides qui se condenseraient dans cette enveloppe 19.

Enfin, la source comprend une vanne 21 montée en série avec le conduit 15 qui est relié au point le plus bas de l'échangeur 14. L'ouverture et la fermeture de cette vanne peuvent être commandées comme il sera expliqué ci-après en fonction, par exemple, d'une température donnée à laquelle doit être maintenu le milieu 3. Dans ce cas, la vanne est commandée, par exemple, par un bulbe thermostatique réglable 22, comme illustré schématiquement sur la Figure 1. Ces moyens de vanne thermostatique connus en eux-mêmes ne seront pas plus amplement décrits.

La source décrite ci-avant et illustrée sur la Figure 1 fonctionne de la façon suivante.

Pour cela, on suppose que la source telle qu'illustrée sur la Figure 1 a tout ses milieux dans un état faisant suite à un non fonctionnement pendant un temps déterminé. Dans ce cas, il est alors nécessaire de la charger.

Lorsque l'énergie électrique est à un tarif économiquement avantageux, on peut donc alimenter la résistance chauffante 8 par ses bornes d'entrée 9.

Elle transfère des calories au réservoir 7 contenant le liquide apte à passer d'un état liquide à un état vapeur. Sous l'action de l'échauffement de cette résistance, le milieu contenu à l'état liquide dans le circuit 6, et plus particulièrement dans le réservoir 7, commence à se vaporiser et à circuler dans les différents conduits 11 en échangeant une certaine quantité de chaleur qu'il véhicule avec le milieu 13 dans lequel est noyé ce circuit 6. Ce transfert d'énergie est facilité par le matériau dans lequel sont réalisés les différents conduits 11, mais aussi par les radiateurs 12.Dans le cas de la paraffine, celle-ci constitue une masse thermique qui peut, d'ailleurs dans certains cas, pour un échauffement assez important, changer d'état, elle aussi, pour devenir liquide Bien entendu, pendant les instants où cette résistance chauffante est alimentée, et si le milieu 3 n'a pas besoin d'apport de calories, la vanne 21 est commandée pour qu'elle soit dans son état fermé et que, donc, le deuxième circuit, en l'occurrence l'échangeur 14, ne soit pas alimenté par de la vapeur chaude. Toute cette vapeur reste donc dans le circuit 6. Bien entendu, les calories stockées ou emmagasinées par le milieu 13 restent essentiellement dans cette enceinte puisque celte-ci est conçue pour être le mieux possible isolée, notamment par ie matériau 4.

Dès que l'électricité passe à un tarif moins avantageux, on coupe l'alimentation en énergie électrique de la résistance 8. De même, lorsque le niveau de stockage des calories est suffisant, l'alimentation en énergie électrique de la résistance 8 pourra être coupée par la commande donnée par un thermostat, non représenté. A cet état de la source, celle-ci contient un certain nombre de calories qui sont stockées notamment à l'intérieur de l'enceinte par la paraffine. Lorsque l'on veut utiliser une telle source, notamment pour réchauffer le milieu ambiant 3 dans lequel est situé l'échangeur 14 avec ses radiateurs 20, on commande l'ouverture de la vanne 21 en autorisant, par exemple, le fonctionnement de la thermovalve 22. Si la température du milieu 3 n'est pas suffisante, cette thermovalve envoie un ordre de commande et ouvre la vanne 21.Ainsi, le milieu contenu dans le circuit 6 qui se trouve à son état de vapeur va pouvoir pénétrer à l'intérieur de l'enve- loppe étanche 19. Les calories véhiculées par la vapeur seront alors échangées avec le milieu ambiant 3, notamment grâce aux radiateurs 20. Ainsi, ce transfert de calories de l'intérieur de l'enceinte vers le milieu 3 entraîne une condensation de la vapeur contenue dans cette enveloppe. Le liquide obtenu après condensation va pouvoir s'écouler et revenir à l'intérieur du circuit 6 du fait que la vanne 21 est maintenue dans sa position "ouverte" tant que la thermovalve 22 ne détecte pas la température à laquelle doit être maintenu le milieu ambiant 3. Lorsque cette température est atteinte, la thermovalve 22 envoie alors un ordre à la vanne 21 qui se ferme.Bien entendu, le liquide revenu dans le circuit 6, du fait de la quantité de chaleur emmagasinée, peut se vaporiser à nouveau dans le circuit 6. Ainsi, si la température du milieu 3 baisse, la thermovalve va commander une nouvelle ouverture de la vanne 21 et favoriser à nouveau l'admission de la vapeur chaude dans l'enve- loppe 19 et le transfert, à nouveau, de calories vers le milieu 3, grâce aux radiateurs 20. Il y aura, à nouveau, formation de liquide qui retournera à l'intérieur du circuit 6 par la vanne 21 ouverte et ainsi de suite.

Ces cycles se reproduisent tant que le milieu 3 n'a pas atteint sa température de consigne. Bien entendu, après un certain nombre de ces cycles, il se peut que toutes les calories qui avaient été emmagasinées dans le milieu 13 aient été transférées vers le milieu 3. Dans ce cas, il n'y a plus de fonctionnement possible. Cependant, cette source a pu fournir à ce milieu 3 de l'énergie calorifique pendant un temps déterminé notable, sachant que cette énergie calorifique avait été emmagasinée pendant une période où l'énergie électrique avait un prix de revient faible.

La Figure 1 représente une source capable de fournir des calories dites "positives", c'est-à-dire réchauffer un milieu ambiant. La Figure 2 représente, elle, une source 30 permettant de fournir des calories "négatives", c'est-à-dire- une source capable de refroidir un milieu ambiant 31 à partir de frigories emmagasinées à des périodes où celles-ci peuvent être produites à
un tarif intéressant.

Cette source 30 comprend une enceinte 32 isolée thermiquement. Elle renferme un premier circuit 33 noyé dans cette enceinte et rempli d'un milieu pouvant passer d'un état à un autre, comme celui connu par les frigoristes sous la référence R 502, ou aussi par exemple R 22. Ce circuit comprend un
réservoir 34 auquel est couplé un moyen permettant d'amener des frigories, comme par exemple un serpentin 35 pouvant véhiculer des fluides froids entre ses deux entrée-sortie 36. Le circuit 33 comprend un volume collecteur 37 relié au réservoir 34 par des conduits 38 auxquels sont associés des
radiateurs 39, comme décrit pour la source selon la Figure 1. Dans l'hypothèse d'une source de calories "négatives", le réservoir 34 est situé dans la partie la plus haute de l'intérieur 40 de l'enceinte 32, tandis que le volume collecteur 37 est situé en un point bas.

La source comprend un échangeur 41 situé en dehors de l'enceinte dans le milieu 31 et en dessous du point bas du collecteur, ou, de façon plus simple, en dessous de l'enceinte 32. Cet échangeur 41 est relié en parallèle au circuit 33 par deux conduits 42 et 43, le conduit 42 débouchant dans un point haut 45 de l'échangeur 41 et comportant une vanne 44 commandable par des moyens aptes à délivrer un ordre de commande en fonction d'une température du milieu 31. Le second circuit 43 débouche, lui, dans une partie basse 46 de l'échangeur 41.

Le fonctionnement de la source 30 selon la Figure 2 et décrite ci-dessus est le suivant.

On suppose, tout d'abord, que la source est dans un état initial où elle n'a pas servi depuis quelque temps. Dans ce cas, il est nécessaire de la charger. Pour cela, à un moment où les frigorles sont disponibles à des prix intéressants, on favorise la circulation du fluide véhiculant ces calories "négatives" dans le serpentin 35 de façon à condenser le fluide qui se trouve, généralement, dans un état gazeux dans le circuit 33 et plus particulièrement au niveau du réservoir 34. Ce fluide, par transfert de frigories, a tendance à se condenser et, par les conduits 38, à venir circuler dans le volume collecteur 37. Bien entendu, la vanne 44 est fermée. Quand l'ensemble de la source est chargé par des calories "négatives", c'est-à-dire quand tout le milieu dans lequel est situé ce premier circuit a emmagasiné un certain nombre de calories "négatives" et quand un apport supplémentaire serait annulé par des pertes, on arrête l'alimentation -du fluide froid du serpentin 35. Comme l'enceinte 32 est isolée, elle garde emmagasinées ces frigories.

Lorsque, par exemple, on veut refroidir le milieu 31 dans lequel se trouve l'échangeur 41, on commande l'ouverture de la vanne 44, généralement au moyen d'un thermostat, et, alors, le liquide contenu dans le volume collecteur 37 s'écoule par le conduit 42 pour venir dans l'échangeur 41.

Celui-ci transfère ces calories "négatives" au milieu 31, ce qui a pour résultat une tendance à vaporiser le fluide arrivant par l'entrée 45. Lorsque ce fluide est transformé en vapeur, il repart dans le circuit 33 par la conduite 43. Etant donné que l'ensemble du milieu dans lequel est noyé ce circuit 33 a une certaine masse de calories "négatives", cette vapeur, notamment par circulation dans les conduits 38 et grâce aux radiateurs 39, a tendance à se condenser et à venir sous forme liquide dans le volume collecteur 37. Ce liquide, à nouveau condensé, peut donc s'écouler par- le conduit 42 si la vanne est toujours ouverte pour venir dans l'échangeur 41 jusqu'à ce que le milieu 31 ait atteint une température basse voulue.Si ce milieu est arrivé à sa température de consigne, le thermostat commandant la vanne 44 entraîne la fermeture de celle-ci pour empêcher tout écoulement de fluide liquide dans l'échangeur 41.

Si, après un certain temps, la température du milieu 31 remonte, le thermostat commande à nouveau l'ouverture de la vanne 44 afin que du fluide, sous forme liquide, vienne s'écouler dans cet échangeur 41 parle conduit 42 et se vaporise pour retourner sous forme vapeur par le conduit 43 vers le circuit 33.

Ces différents cycles peuvent s'effectuer plusieurs fois, tant que l'on veut maintenir le milieu 31 à la température basse voulue, ou tant que toutes les frigories emmagasinées dans l'enceinte 32 n'ont pas été consommées.

Dans les deux sources 1 et 30 selon, respectivement, les deux Figures 1 et 2, on a mentionné un certain nombre de conduits reliant le réservoir au volume collecteur afin de favoriser les échanges thermiques entre le milieu dans lequel sont noyés ces circuits et le fluide contenu dans ces circuits. A chaque conduit sont avantageusement associés des radiateurs afin de favoriser ces échanges. Cependant, pour permettre encore un meilleur échange, chaque conduit, en accord avec les Figures 3 A et B, peut être constitué de façon à avoir, dans son intérieur, une surface de contact avec le gaz véhiculé plus importante qu'une simple paroi cylindrique.Pour cela, I'intérieur des conduits peut avoir, comme représenté sur la Figure 3A, des parois ondulées 50 afin d'augmenter la surface de contact avec le gaz circulant dans ce circuit, ou alors, comme représenté sur la Figure 3B, l'intérieur de chaque conduit peut contenir une pluralité de brisures 51 constituées de matériaux ayant une assez bonne conductibilité thermique, éventuellement de meme nature que le matériau dans lequel sont réalisés les conduits, soit il selon 13 Figure 1, soit 38 selon la Figure 2, pour constituer des chicanes et donc d'augmenter la quantité de surface en contact avec le gaz (ou liquide) circulant dans le circuit.

La Figure 4 représente une source pouvant, elle, assurer les deux fonctions qui sont remplies par les sources respectivement selon la Figure 1 et la Figure 2.

Cette source peut constituer, par exemple, un climatiseur 60, c'est-àdire une source chaude .pour l'hiver et une source froide pour l'été. Cette source 60 comprend une enceinte 61 contenant un milieu à inertie thermique isolée thermiquement, dans laquelle est situé un premier circuit 66 comprenant deux volumes 62 et 63 situés respectivement, dans le cas de fonctionnement défini ci-dessus, dans un point bas et un point haut à l'intérieur de l'enceinte 61. Ces deux volumes 62 et 63 sont reliés par des conduits 73 avec des radiateurs 74.Au volume 62 sont associés des moyens de transfert de calories "positives", ou plus couramment de chaleur, comme par exemple une résistance chauffante 64, tandis qu'au volume 63 sont associés des moyens de transfert de calories "négatives", ou plus communément du froid, comme par exemple un serpentin 65 apte à véhiculer un liquide réfrigérant.

Ce circuit 66 contient un fluide à très bas point d'évaporation pour pouvoir être utilisé conformément aux deux résultats énoncés ci-avant.

La source 60 comprend, en plus, deux échangeurs 67 et 88. Le premier échangeur 67 est situé au-dessous du niveau le plus bas du volume 62 dans le milieu 72 et comporte deux conduits de liaison à ce volume, 68 et 69, dans lesquels sont respectivement insérées deux vannes 70 et 71 commandables pour pouvoir isoler complètement l'échangeur 67 du circuit 66.

Le second échangeur 88 est situé dans le milieu 72 au dessus du point le plus haut du volume 63 et est relié à celui-ci par deux conduits 75 et 76, le conduit 75 comportant en série une vanne commandable 77, une seule étant nécessaire dans ce cas.

La source 60 selon la Figure 4 fonctionne de la façon suivante.

Quand la source 60 fonctionne en source chaude, les deux vannes 70 et 71 sont fermées et, dans ce cas, seule la résistance chauffante est alimentée.

La source 60 a alors la même configuration fonctionnelle que la source 1 selon la Figure 1, et fonctionne donc de la même façon.

Par contre, quand la source 60 fonctionne en source froide, seul le serpentin 65 est alors alimenté et les deux vannes 70 et 71 constituées avantageusement par des thermo-vannes sont réglées pour une température de consigne et donc peuvent fonctionner. La vanne 77 est, elle, maintenue constamment fermée. Dans ce cas, la source 60 a la même configuration fonctionnelle que la source 30 selon lá Figure 2, et fonctionne donc de la même façon.

Dans les exemples de réalisation de source d'énergie calorifique à accu mulation décrits ci-dessus et illustrés sur les Figures 1 à 4, les fluides en phase vapeur et en phase liquide, quand ils passent du premier circuit d'échange thermique 6, 33, 66 au second 14, 41, 67, 88 empruntent deux chemins séparés définis respectivement par deux conduits, c'est-à-dire 15, 16 (Figure 1), 42, 43 (Figure 2), 68, 69 et 77, 76 (Figure 4). Cependant, il peut être avantageux de réaliser ces deux conduits en un seul, et, dans ce cas, les deux chemins sont essentiellement confondus sinon concentriques.

La vapeur utilise alors généralement le centre de la conduite, tandis que le liquide s'écoule sur les parois de la conduite. Dans ce cas, il peut alors être avantageux d'utiliser une conduite d'une section relativement plus grande que dans le cas des deux conduits séparés, pour éviter des pertes de charge.

Malgré tout, cette réalisation est avantageuse, car elle permet de n'utiliser qu'une vanne, notamment dans le cas de la réalisation selon la Figure 4, au lieu de deux vannes 70, 71.

La figure 5 représente un mode de réalisation d'une source pouvant avoir une configuration avantageuse, car elle permet de n'utiliser qu'un seul échangeur dans le milieu ambiant pour lui communiquer indifféremment, à la demande, soit des calories "négatives" (ou frigories), soit des calories "positives" (ou de la chaleur).

Cette source se trouve représentée dans une vue en perspective en coupe longitudinale. Elle comprend une enceinte 90 délimitée par des parois en matériau isolant, comme par exemple de la fibre de verre. Cette enceinte est de forme parallélépipédique dont la longueur et la largeur sont de grandes dimensions, tandis que la hauteur est relativement faible.

L'enceinte 90 renferme un premier échangeur constitué par un circuit fermé 91 et illustré schématiquement sur la Figure 5 par une tubulure formant une boucle dans un plan vertical quand la source est en fonctionnement, de façon à avoir au moins un point haut 106 et un point bas 107 dans l'enceinte 90. Dans ce circuit fermé sont insérés en série des moyens 93 pour transférer, par exemple des frigories, au milieu contenu dans ce circuit. Ces moyens peuvent être constitués par un échangeur, comme par exemple un serpentin parcouru par un fluide réfrigéré. Cet échangeur, non spécifiquement représenté dans un souci de simplification du dessin, est avantageusement placé en un point haut 106 de ce circuit afin de condenser les vapeurs éventuelles du milieu contenu dans le circuit 91.

Ce circuit comprend aussi des moyens 92 pour transférer des calories au milieu contenu dans ce circuit. Ces moyens 92, non spécifiquement représentés sur la Figure dans un souci de simplification du dessin, peuvent être constitués par exemple par une résistance chauffante. Ces moyens 92 sont disposés dans un point bas 107 pour être en contact avec le milieu contenu dans le circuit, sous sa forme liquide et donc pour pouvoir le faire passer à son état vapeur.

Le circuit 91 contenu dans l'enceinte 90 permet donc de transférer des calories positives ou négatives, afin de les stocker en un second milieu 112 contenu dans l'enceinte 90 et entourant le circuit 91. L'échange thermique entre ce circuit et le second milieu 112 peut être amélioré par des radiateurs 94, comme dans les modes de réalisation décrits ci-avant.

A ce premier échangeur 91 est associé un second échangeur 96 disposé dans un milieu ambiant 97. Ce second échangeur est constitué d'un deuxième circuit de conduit fermé 110 sur lequel sont avantageusement disposés des radiateurs 111. Ce deuxième échangeur 96 est associé~ au premier échangeur à l'extérieur de l'enceinte 90 de façon que son circuit fermé 110 ait son point haut 108 et son point bas 109 situés avantageusement respectivement au moins au même niveau que les points haut 106 et bas 107 du premier échangeur 91, ou alors que le point bas 109 soit à un niveau inférieur au point bas 107 pour permettre un écoulement du fluide du circuit 91 vers le circuit 96, mais que par contre le point haut 108 soit situé à un niveau supérieur au point haut 106 pour permettre à la vapeur de passer sans difficulté du circuit 91 au circuit 96.De ce fait, les deux circuits sont reliés entre eux en parallèle par des moyens de connexion 102 et 103 reliant respectivement les points hauts 106, 108 et bas 107, 109 de ces deux circuits. Ces moyens de connexion 102 et 103 sont constitués par des conduits traversant la paroi de l'enceinte 90 et comportant respectivement, en série, des vannes thermostatiques 99 et 101 pouvant être éventuellement pilotées par leur entrée de commande respective 105 et 104.

Avantageusement, les deux échangeurs seront accolés l'un à l'autre pour la limitation de l'encombrement et peut-être aussi pour faciliter leur réalisation, en associant par exemple les radiateurs 111 à la paroi de l'enceinte 90. La source décrite ci-dessus et illustrée sur la Figure 5 fonctionne de la façon suivante.

Dans le cas où l'on veut fournir du froid au milieu ambiant 97, il est nécessaire tout d'abord d'emmagasiner dans le milieu 112 contenu dans l'enceinte 90 une certaine quantité de frigories (ou calories négatives). Pour cela, quand c'est possible ou avantageux, I'échangeur 93 est alimenté en frigories et, par le circuit 91, le milieu 112 contenu dans l'enceinte 90 emmagasine des frigories qu'il pourra restituer à la demande. Lorsque cette demande intervient, les deux vannes 99 et 101 sont ouvertes et le fluide liquide réfrigéré contenu dans le circuit 91 s'écoule dans le circuit 110. Sous l'action de la chaleur du milieu ambiant 97, ce liquide s'évapore et retourne, par le conduit 102 à travers la vanne 101, dans le circuit 91 pour se recondenser par un transfert de frigories du milieu 112 contenu dans l'enceinte 90, tant que celui-ci en possède.

Ainsi, par une pluralité de cycles successifs, est-il possible de fournir une certaine quantité de frigories au milieu ambiant 97 et de le refroidir jusqu'à un seuil déterminé. A partir de cet instant, les deux vannes 99 et 101 sont fermées automatiquement dans le cas de vannes thermostatiques si elles sont réglées à un seuil prédéterminé. Quand la température du milieu ambiant remonte, les deux vannes thermostatiques s'ouvrent à nouveau pour permettre les cycles comme précédemment décrits. Ce processus peut donc se perpétuer tant que le milieu 112 possède la quantité de frigories voulues.

Dans le cas où l'on veut fournir de la chaleur au milieu ambiant 97, il est nécessaire tout d'abord d'accumuler des calories positives dans le milieu 112 contenu dans l'enceinte 90. Ceci sera effectué au moyen de l'échangeur 92 généralement constitué par une résistance chauffante. Les deux vannes 99 et 101 pourront être fermées pendant ce temps. Quand le stockage de l'énergie calorifique est effectué et qu'il est nécessaire de chauffer le milieu ambiant, c'est-à-dire de lui fournir des calories positives, les deux vannes sont ouvertes manuellement ou automatiquement en fonction de la température du milieu ambiant. Dans ce cas, le fluide se trouvant à l'état de vapeur dans le circuit 91 pénètre dans le circuit 110 par le conduit 102, la vanne 101 étant ouverte. Cette vapeur se condense en transmettant ses calories positives au milieu ambiant 97. Le fluide, revenu à l'état liquide, retourne alors dans le circuit 91 pour se vaporiser à nouveau par un transfert de calories du milieu 112 contenu dans l'enceinte 90. Ce cycle s'effectue jusqu'à ce que le milieu ambiant 97 atteigne la température voulue. Alors, les deux vannes 99 et 101 se ferment. Ce processus peut se produire plusieurs fois de suite, si nécessaire, jusqu'à épuisement de l'énergie calorifique emmagasinée par le milieu 112.

En fait, cette source a une structure avantageuse, car elle ne nécessite qu'un seul échangeur disposé dans le milieu ambiant. Par contre, son fonctionnement est sensiblement identique à celui des sources décrites en regard des Figures 1 à 4.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Source d'énergie calorifique à accumulation CARACTERISEE PAR LE

FAIT QU'elle comprend

- une enceinte (2, 32, 61) apte à contenir un premier milieu,

- un premier milieu (13) contenu dans ladite enceinte,

- un premier circuit d'échange thermique (6, 33, 66), contenant un second milieu, ledit premier circuit étant contenu dans ladite enceinte et noyé dans ledit premier milieu (13),

- des moyens (8, 35, 64, 65) pour transférer des calories audit second milieu,

- un second circuit d'échange thermique (14, 41, 67, 88) situé en dehors de ladite enceinte, dans un troisième milieu (3, 31, 72), et

- des moyens de connexion (15-16, 42-43, 68-69, 75-76) dudit second circuit d'échange thermique en parallèle sur au moins une partie (10, 37, 63) dudit premier circuit, lesdits moyens de connexion comportant au moins une vanne (21, 44, 77, 70, 71) commandable et des moyens pour commander (22,...) la fonction "ouverture-fermeture" de ladite vanne en fonction d'au moins un paramètre de température dudit troisième milieu.

2. Source selon la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ladite enceinte comporte des parois (4) en matériau isolant thermique.

3. Source selon les revendications 1 et 2, CARACTERISEE PAR LE FAIT

QUE ledit premier milieu (13) est un milieu ayant une forte capacité de stockage d'énergie thermique.

4. Source selon la revendication 3, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ledit premier milieu est constitué par l'un des corps suivants : paraffine, thiosulfate de sodium et chlorure de sodium hydraté.

5. Source selon l'une des revendications 1 à 4, CARACTERISEE PAR LE

FAIT QUE ledit second milieu est constitué par un milieu apte à changer de phase à une température déterminée.

6. Source selon l'une des revendication 1 à 5, CARACTERISEE PAR LE

FAIT QUE, en application à une source chaude, ledit second circuit d!échan- ge thermique (14) est situé à un niveau supérieur à un point haut dudit premier circuit d'échange thermique (6).

7. Source selon la revendication 6, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE ledit second circuit d'échange thermique est situé de façon à permettre un écoulement du second milieu en phase liquide en un point bas (17), lesdits moyens de connexion comportant un conduit (15) débouchant à ce dit point, ladite vanne (21) étant située sur ledit conduit (15).

8. Source selon la revendication 6 ou 7, CARACTERISEE PAR LE FAIT

QUE lesdits moyens (8) pour transférer des calories audit second milieu sont situés à un point sensiblement bas dudit premier circuit (6).

9. Source selon l'une des revendications 1 à 5, CARACTERISEE PAR LE

FAIT QUE, en application à une source froide, ledit second circuit d'échange thermique (41) est situé à un niveau inférieur à un point bas dudit premier circuit d'échange thermique (33).

10. Source selon la revendication 9, CARACTERISEE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens (35) pour transférer des frigories audit second milieu sont situés à un point sensiblement haut dudit premier circuit (33).

11. Source d'énergie calorifique à accumulation en accord avec la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle comprend

- une enceinte (61) apte à contenir un premier milieu,

- un premier milieu contenu dans ladite enceinte,

- un premier circuit d'échange thermique (66), contenant un second milieu, ledit premier circuit étant contenu dans ladite enceinte et noyé dans ledit premier milieu,

- des premiers moyens (64) pour transférer des calories "positives" audit second milieu, lesdits premiers moyens étant associés à un point bas dudit premier circuit d'échange thermique (66),

- des seconds moyens (65) pour transférer des calories "négatives" audit second milieu, lesdits seconds moyens étant associés à un point haut dudit premier circuit d'échange thermique (66),

- un second circuit d'échange thermique (88) situé en dehors de ladite enceinte, dans un troisième milieu (72), ledit second circuit (88) étant situé à un niveau supérieur à un point haut dudit premier circuit (66),

- des premiers moyens de connexion (75, 76) dudit second circuit d'échange thermique en parallèle sur au moins une partie haute dudit premier circuit, lesdits moyens de connexion comportant au moins une vanne (77) commandable et des moyens pour commander la fonction "ouverture-fermeture" de ladite vanne en fonction d'au moins un paramètre de température dudit troisième milieu,

- un troisième circuit d'échange thermique (67) situé en dehors de ladite enceinte (61), dans ledit troisième milieu (72), à un niveau inférieur à un point bas dudit premier circuit (66),

- des seconds moyens de connexion (68, 69) dudit troisième circuit d'échange thermique (67) en parallèle sur au moins une partie basse dudit premier circuit (66), lesdits seconds moyens de connexion comportant des moyens (70, 71) pour commander le passage dans lesdits moyens de connexion en fonction d'au moins un paramètre de température dudit troisième milieu.

12. Source selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISEE

PAR LE FAIT QUE ledit premier circuit d'échange thermique (6, 33, 66) comprend au moins deux volumes (7-10, 34-37, 62-63) situés respectivement à deux niveaux différents dans ladite enceinte (2, 32, 61), ces deux volumes étant reliés ensemble par des moyens de conduits (11, 38, 73).

13. Source selon la revendication 12, CARACTERISEE PAR LE FAIT

QU'elle comporte des moyens de radiateurs (12, 39, 74) associés auxdits moyens de conduits.

14. Source selon l'une des revendications 12 ou 13, CARACTERISEE

PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de conduits sont constitués par au moins une portion de conduite dont la paroi intérieure comporte des ondulations (50).

15. Source selon l'une des revendications 12 ou 13, CARACTERISEE

PAR LE FAIT QUE lesdits moyens de conduits sont constitués par au moins une portion de conduite à l'intérieur de laquelle sont situés des éléments de chicanes (51).

16. Source d'énergie calorifique à accumulation en accord avec la revendication 1, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'elle comprend

- une enceinte (90) apte à contenir un premier milieu,

- un premier milieu (112) contenu dans ladite enceinte (90),

- un premier circuit d'échange thermique (91) contenant un second milieu, ledit premier circuit (91) étant contenu dans ladite enceinte et noyé dans ledit premier milieu (112),

- des premiers moyens (92) pour transférer des calories "positives" audit second milieu, lesdits premiers moyens étant associés à un point bas (107) dudit premier circuit d'échange thermique (91),

- des seconds moyens (93) pour transférer des calories "négatives" audit second milieu, lesdits seconds moyens étant associés à un point haut (106) dudit premier circuit d'échange thermique (91),

- un second circuit d'échange thermique (96) situé en dehors de ladite enceinte, dans un troisième milieu (97), ce dit second circuit ayant au moins un point haut (108) et un point bas (109), ces deux dits points haut et bas étant sensiblement au moins au même niveau que lesdits points haut et bas dudit premier circuit (91), des moyens de connexion (102, 103) respectivement entre un desdits points haut et bas respectivement desdits premier et second circuit (91, 96), et

- des moyens (99, 101) pour commander la fermeture ou l'ouverture desdits moyens de connexion.