FR2802623A1

FR2802623A1 - Espace(s) rafraichi(s) ou chauffe(s) avec une installation et un procede de regulation utilisant la geothermie

Info

Publication number: FR2802623A1
Application number: FR0010185A
Authority: FR
Inventors: Didier Demercastel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2001-06-22
Anticipated expiration: 2020-08-02
Also published as: FR2802623B1

Abstract

L'installation de régulation thermique selon l'invention d'au moins un premier espace clos (2, 11) au moyen d'un circuit à circulation de fluide en boucle fermée, comportant des électrovannes de contrôle de la circulation du fluide et un moyen de circulation du fluide, se caractérise en ce qu'elle comporte au moins une source pour le fluide constituée par un réseau enterré (3) susceptible de prélever de l'énergie thermique au milieu qui l'entoure par géothermie, l'énergie prélevée par géothermie permettant de rafraîchir ledit premier espace clos à une température inférieure à la température ambiante en vue notamment de conserver des aliments frais.

Description

La présente invention concerne une installation et un procédé de régulation thermique d'au moins un espace clos au moyen d'un circuit circulation de fluide en boucle fermée et par géothermie.

Pour conserver des aliments ou remplacer les celliers ou caveà inertie naturelle, il est connu d'utiliser des dispositifs ou équipements ménagers qui sont réalisés et installés de manière totalement indépendante du circuit de chauffage traditionnel de l'habitation. Ces dispositifs sont des variantes de réfrigérateurs ou d'appareils soufflants (air-air) fonctionnantà l'énergie électrique. Ces dispositifs permettent difficilement de conserver des produits frais du terroir plus de quelques jours, et ne permettent pas de faire vieillir des vins sur des périodes très longues. L'affinage des fromages ne peut se faire faute de température et d'hygrométrie adaptée. Ces dispositifs ont des volumes réduits parce qu'ils sont fortement consommateurs d'énergie.

Le but de la présente invention est de proposer dispositif ou installation palliant les inconvénients précités et permettant notamment de reconstituer un cellier ou une caveà inertie naturelle avec coût énergétique minimum.

Un autre but de la présente invention est de proposer procédé permettant de mettre en #uvre l'installation de' régulation thermique selon l'invention.

L'invention a pour objet une installation de régulation thermique d'au moins un premier espace clos au moyen d'un circuit circulation de fluide en boucle fermée, comportant des électrovannes de co ntrôle de la circulation du fluide et un moyen de circulation du fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une source pour le fluide constituée par un réseau enterré susceptible de prélever de l'énergie thermique au milieu qui l'entoure par géothermie, l'énergie prélevée par géothermie permettant de rafraîchir ledit premier espace closà une température inférieureà la température ambiante en vue notamment conserver des aliments frais.

Selon une autre particularité, ledit circuit comprend une deuxième source pour le fluide constituée par une pompe thermodynamique susceptible d'apporter audit fluide un complément d'énergie thermique. Selon une autre particularité, ledit circuit comprend réseau de refroidissement s'étendant dans les murs d'une pièce constituant un premier espace clos et/ou comprend au moins un élément préfabriqué de rafraîchissement fixé aux parois verticales ou au plafond d'un premier espace et constitué par un panneau composite plan incurvé et/ou comprend un réseau de refroidissement disposé dans un premier espace clos spécifique constitué par un volume délimité par une enveloppe en matériau inoxydable pour maintenir une température entre 4 et10'C et/ou comprend un réseau de refroidissement disposé dans un premier espace clos spécifique constitué par un espace vitré intégré dans un mur d'habitation, destiné notammentà permettre une conservation de longue durée de fleurs.

Avantageusement, au moins les murs de la pièce sont recouverts de carrelage, les eaux éventuelles de condensation sur les parois verticales des murs étant recueillies aux pieds des murs, par exemple par une goulotte.

Selon une particularité, le circuità circulation de fluide permet de maintenir au moins un premier espace closà une basse température inférieure ou égaleà 12'C et au moins un second espace clos à température d'au moins19'C.

Selon un mode de fonctionnement, la température du premier et du second espace est régulée par le passage du fluide dans le réseau enterré, des frigories étant éventuellement apportées par la pompe thermodynamique au fluide circulant dans au moins une partie du circuit pour réguler la température du premier et du second espaces ou indépendamment du premier et/ou du second espaces.

Selon un autre mode de fonctionnement la température du premier espace est régulée par le passage du fluide dans le réseau enterré, frigories ou calories étant éventuellement apportées par la pompe thermodynamique au fluide passant dans le réseau enterré, et la température du second espace est régulée par une partie du circuit dans lequel circule le fluide auquel la pompe thermodynamique apporte des calories, ré-seau enterré servant de source froideà la pompe thermodynamique.

Selon une autre particularité, l'installation comprend des moyens de régulation de la circulation du fluide dans le circuit, comprenant au moins une vanne mélangeuseà trois voies permettant de mélanger fluide entrant dans un espace clos avec le fluide sortant dudit espace clos et/ou des moyens de réglage du débit d'au moins une pompe de circulation constituant le moyen de circulation.

Avantageusement, l'installation comprend un circuit permettant créer de l'eau chaude sanitaireà partir de la pompe thermodynamique.

Selon une particularité, l'installation comprend des moyens informatiques de contrôle permettant de réguler automatiquement la température différents espaces clos.

Avantageusement, le réseau enterré est constitué par au moins une conduite enU placée sensiblement verticalement dans le sous-sol ou par au moins une conduite comprenant un canal central ouvertà son extrémité inférieure, la circulation du fluide s'effectuant de telle sorte que le fluide entrant dans ladite conduite descend entre la paroi interne de la conduite et la paroi externe du canal central et remonte par le canal central.

Selon une variante de réalisation, le réseau enterré est constitué par au moins une conduite comprenant au moins partie disposée sensiblement verticalement de manière hélicoïdale dans le sous-sol.

Avantageusement, le réseau enterré est constitué par au moins deux réseaux de conduites différents, les réseaux de conduites étant disposésà des profondeurs différentes de façonà procurer au fluide circulant dans ladite portion des températures différentes en fonction de la température désirée dans le premier espace clos.

Avantageusement, le réseau enterré est constitué par au moins une conduite cannelée intérieurement et extérieurement de façon à augmenter la surface d'échange thermique entre le fluide et le sous- sol. Selon une autre particularité, le réseau enterré comprend une première partie enterrée verticalement dans le sous-sol et au moins une deuxième partie enterrée horizontalement dans le sous-sol entre ladite première partie et le(s) espace(s) clos.

Selon une particularité, l'installation comprend un appareil de gestion d'au moins3 températures différentes de fluides, comprenant un réceptacle dans lequel débouchent des entrées et des sorties du circuit et des moyens permettant de séparer les fluidesà des températures différentes. Avantageusement, la séparation des fluidesà des températures différentes s'effectue par centrifugation.

L'invention a pour autre objet un procédé de régulation thermique d'au moins un premier espace clos au moyen d'un circuità circulation de fluide en boucle fermée, pour la mise en #uvre de l'installation selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comporte - une étape d'apport de calories ou de frigories au fluide par géothermie lors de son passage dans un réseau enterré constituant une première source thermique, - et éventuellement une étape d'apport de calories ou de frigories au fluide par une pompe thermodynamique constituant une deuxième source thermique.

Selon une particularité, le(s) étape(s) sont contrôlées par un logiciel informatique.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement cours de la description explicative détaillée qui va suivre de modes réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, en référence au dessin schématique annexé.

Sur ce dessin - la figure1 représente un schéma d'ensemble d'un dispositif de régulation thermique, selon un mode de réalisation de l'invention, de différents espaces ou pièces d'un logement, - la figure1. 1 représente un schéma analogueà celui de la figure1 illustrant les circuits utilisés en été pour refroidir des premiers espaces uniquementà partir du fluide circulant dans la sonde géothermique; - la figure 2 représente le principe simplifié de l'utilisation d'une pompe thermodynamique dans le dispositif selon l'invention; - la figure3 représente de façon schématique le principe du distributeur électronique de fluidesà des températures différentes; - la figure 4 représente une vue générale en coupe de la pièce refroidie; -la figure5 représente une vue en coupe des murs refroidis de la pièce illustréeà la figure 4; - la figure6 représente un schéma analogueà celui de la figure1, illustrant les circuits utilisés en été pour refroidir des premiers espaces ainsi que le plancher d'une pièce du logement uniquementà partir du fluide circulant dans la sonde géothermique; - la figure7 représente un schéma analogueà celui de la figure1, illustrant les circuits utilisés en été pour refroidir des premiers espacesà partir du fluide circulant dans la sonde géothermique avec un éventuel apport de frigories supplémentaires par l'intermédiaire de la pompe thermodynamique et refroidir les pièces du logement par la pompe thermodynamique; - la figure8 représente un schéma analogueà celui de la figure1, illustrant les circuits utilisés en été pour refroidir l'ensemble de l'installation par la pompe thermodynamique avec un éventuel apport frigories supplémentaires sur les premiers espaces par l'intermédiaire de l'échangeur secondaire de l'évaporateur; - la figure9 représente un schéma analogueà celui de la figure1, illustrant les circuits utilisés en hiver pour réchauffer les pièces du logement par pompe thermodynamique pièce et refroidir les espaces spécifiquesà partir du fluide circulant dans la sonde géothermique avec un éventuel apport de frigories supplémentaires par l'intermédiaire de la pompe thermodynamique; - les figures IOA, 10B représentent respectivement vue en coupe et une vue de face d'un panneau réfrigérantà façade composite ; - la figure IOC représente une vue en coupe d'un panneau réfrigérantà façade composite selon une variante de réalisation, -la figure11 représente une vue en coupe d'un espace spécifique réservéà la conservationde fleurs communiquant avec la partie habitable; - la figure11.1 représente une vue schématique en perspective d'un espace spécifique destinéà l'affinage de produits; - la figure 12 représente une vue schématique en perspective, partiellement découpée, d'un mode de réalisation de sonde géothermique; -la figure 12.1 représente une vue en coupe d'un tube utilisé pour former la sonde géothermique; - la figure13A représente une vue schématique en perspective du dispositif de la figure1 appliquéà un logement; - les figures 13B,13C et13D représentent des vues schématiques en coupe partielle l'extrémité inférieure de sondes géothermiques selon différents modes de réalisation; et, - la figure 14 représente un schéma d'un réseau d'alimentation et de régulation, simplifié par l'utilisation d'un distributeur électronique de fluides des températures différentes.

la figure15 représente un schéma d'ensemble d'un dispositif de régulation thermique d'un espace clos, selon un autre mode de réalisation de l'invention.

Suivant la figure 2, le dispositif ou installation de régulation thermique selon l'invention comprend un circuit principal en boucle fermée constituée d'une canalisation principale 104,105 comprenant une première portion 140 s'étendant dans un premier espace clos 102 d'un logement, et une deuxième portion103, constituant une première source thermique du dispositif, placéeà distance de la première portion qui enterrée dans le sous-solà une profondeur telle qu'un échange thermique puisse se réaliser entre le fluide et la source fraîche du sous-sol, afin de conférer au fluide une température déterminée de l'ordre de8 à 12'. La canalisation principale 104,105 comprend vannes118, 119, une pompe de circulation156 permettant de faire circuler le fluide dans la canalisation, par exemple suivant sens 141, de sorte que les calories ou frigories apportées au fluide lors de son passage dans la deuxième portion, appelée également sonde géothermique103, soient libérées dans l'espace clos 102. Le fonctionnement de la pompe de circulation 156 est commandé par un capteur158 de température placé dans l'espace clos 102 afin de maintenir une température donnée, par exemple de12'C, dans ledit espace clos. La températureà l'intérieur de l'espace clos 102 est également régulée par l'intermédiaire d'une électrovanne mélangeuse155 à trois voies, disposée sur la canalisation principale 104,105 entre la pompe de circulation et la sonde géothermique103, et permettant de mélanger le fluide entrant dans l'espace clos avec celui qui sort de l'espace clos. Un capteur157 permet de contrôler la température du fluide circulant dans première portion 140 et de commander le fonctionnement de la vanne mélangeuse lorsque ladite température est inférieure ou égaleà une température donnée, par exemple de 8'C. Une dérivation 142, 143 connectéeà la canalisation principale 104,105 permet réguler la température d'un autre premier espace clos ou espace spécifique111 du logement.

L'installation comprend une pompe thermodynamique106 réversible qui constitue une deuxième source thermique, comprenant un inverseur 112 sur son compresseur 144, un premier 145 et un deuxième 146 éléments constituant respectivement l'évaporateur et le condenseur lorsque l'inverseur 112 de la pompe est dans une position dite de fonctionnementà chaud, ou respectivement le condenseur et l'évaporateur lorsque l'inverseur de la pompe est dans une position dite de fonctionnementà froid. Un premier circuit de dérivation 122,123 et un deuxième circuit de dérivation 124,125 muni de vannes 147, 148, connectés tous les deuxà la canalisation principale entre ladite première 140 et deuxième portion103, comprennent chacun une partie formant un serpentin qui entoure respectivement le premier 145 et le second 146 élément de la pompe thermodynamique106, de façonà pouvoir amener le fluide circulant dans la canalisation principaleà proximité respectivement du premier élément et du second de la pompe thermodynamique. Ainsi, la température des premiers espaces clos 102,111, peut être maintenueà une température constante déterminée, par le passage du fluide dans la sonde géothermique103 uniquement, ou en combinaison avec la pompe thermodynamique par le passage du fluideà proximité du condenseur ou de l'évaporateur lorsque la régulation thermique par le passage dans la sonde géothermique est insuffisante pour l'obtention de ladite température déterminée.

Le dispositif comprend un circuit secondaire 120, 121 relié second circuit de dérivation 124,125. Le circuit secondaire comprend une portion circulant dans un second espace clos101, par exemple au niveau du plancher d'une pièce du logement, et alimente par exemple un ou plusieurs convecteurs116 de la même pièce ou dg autre pièce du logement. Lorsque la pompe106 ne fonctionne pas, la température des seconds espaces101, 116 peut être régulée uniquement par la première source thermique103.

Lorsque la pompe thermodynamique fonctionneà froid, le premier élément 145 constitue la partie condenseur de la pompe et le second 146 élément constitue la partie évaporateur de la pompe, le fluide circule dans le circuit de la pompe dans le sens référencé par les flèches en traits discontinus108. Des frigories peuvent alors être apportées au fluide circulant dans le circuit secondaire 120, 121. L'ouverture des vannes 147, 148 autorise la circulation du fluide provenant de la canalisation principale dans le second circuit de dérivation 124,125, afin d'apporter des frigories audit fluide et refroidir les premiers espaces clos111, 140. La fermeture des vannes 118, 119 permettra de refroidir ledit fluide uniquement par la pompe thermodynamique. Lorsque la pompe fonctionneà froid, le premier circuit de dérivation 122,123 est fermé au moyen de vannes (non représentées) et la source chaude de la pompe thermodynamique est constituée par l'air. Dans une variante le fluide circulant dans la portion enterrée103 sert de source chaudeà la pompe et les vannes 118, 119 sont fermées.

Lorsque la pompe thermodynamique106 fonctionneà chaud, l'inverseur de la pompe est dans une position dite de fonctionnementà chaud, le premier élément 145 constitue la partie évaporateur de la pompe et le second élément 146 constitue la partie condenseur de la pompe, le fluide circule dans le circuit de la pompe dans le sens référencé par les flèches en traits continus109. Dans ce cas, des calories peuvent être apportées au fluide circulant dans le circuit secondaire 120, 121 pour chauffer les seconds espaces101, 116, et des frigories peuvent être apportées par le premier élément 145 au fluide circulant dans la canalisation principale 104,105 par l'intermédiaire du premier circuit de dérivation 122,123. Des calories peuvent également être apportées au fluide circulant dans la canalisation principale par l'ouverture des vannes 147, 148 et fermeture des vannes118, 119.

La pompe thermodynamique comprend des échangeurs supplémentaires 128,129 indépendants sur le premier élément 145 et le second élément 146 de la pompe106. Un circuit de dérivation130, 131 muni de vannes136, 137 comprend une partie qui entoure l'échangeur 128 placé sur le premier élément et est reliéà la canalisation principale entre la sonde103 et le premier espace 102. Un circuit de dérivation 132# 133 muni de vannes 134,135 comprend une partie qui entoure l'échangeur129 placé sur le second élément et est relié au second circuit de dérivation, 124. Ces circuits placés sur les échangeurs permettent d'obtenir de très basses températures du fluide, en cas de besoin de frigories sur les premiers espaces par les circuits émanant de l'échangeur placé sur l'élément constituant l'évaporateur. Ces circuits de dérivation130-133 peuvent être reliés par l'intermédiaire d'autres circuits 149-152à un serpentin153 destinéà transmettreà un ballon d'eau chaude traditionnel 154 les calories du fluide réchauffé provenant de l'échangeur placé sur l'élément constituant le condenseur.

L'installation selon l'invention permet donc d'utiliser un même fluide pour faire du froid et du chaud simultanément dans différents espacesd' même logement. Le premier espace 102 peut constituer une pièce rafraîchie artificiellement en vue du remplacement de la cave ou du cellierà inertie naturelle, situé dans un environnement intérieur, généralement non chauffé, qui existait dans les anciennes constructions pour la conservation de vins par exemple. L'espace spécifique peut par exemple constituer un meuble de conservation de produit frais ou une pièce destinéà conserver ou affiner des produits frais, été comme hiver, dans une maison ou un appartement. Les premiers espaces clos peuvent être refroidis, avec une consommation d'énergie réduiteà l'alimentation d'une pompe de circulation de fluide, en utilisant uniquement la première source thermique constituée par la sonde géothermique lorsque celle-ci est suffisante pour maintenir les températures de rafraîchissement désirées.

Une description détaillée d'un mode de réalisation vaà présent être effectuée en relation avec la figure1. Le dispositif de régulation thermique comprend une canalisation, dite principale, en circuit fermé comprenant une portion disposée dans un premier espace clos 2 et une portion enterrée dans le sous-sol appelée également sonde géothermique, les deux portions étant reliées l'uneà l'autre par une portion de canalisation référencée 4,5. La canalisation est munie de pompes de circulation7, 30 permettant de faire circuler un fluide, tel que de l'eau, dans ladite canalisation principale, ainsi que d'un ensemble d'électrovannes55, 41,76-79 permettant de bloquer la circulation du fluideà différents niveaux de la canalisation principale. Le fluide circule par exemple dans le sens illustré par les flèches70 et 71, le fluide provenant de la portion enterrée3 entrant dans la portion de canalisation placée dans l'espace 2 par la portion de canalisation 4 et retournant dans la portion enterrée3 par la portion de canalisation5. La portion enterrée est placée dans un forage d'une profondeur30 à 100 mètres. Une description plus détaillée de cette portion enterrée sera effectuée après.

Le passage du fluide dans la portion enterrée3 permet de maintenir le fluideà une température de l'ordre de8 à 12* Une électrovanne mélangeuse27 à trois voies, disposée sur la portion 4, relie la portion 4à la portion5 et permet de réguler la températureà l'intérieur de l'espace 2 en mélangeant le fluide entrant dans la pièce avec celui qui sort de la pièce avant son passage dans la portion enterrée. Pour permettre cette régulation, des capteurs de température 72-75 sont placés au niveau de la portion enterrée, sur les portions 4 et 5 entre ladite vanne mélangeuse27 et l'espace 2. un capteur de température (non représenté) est également présent dans l'espace 2. Ces capteurs sont connectésà un moyen de contrôle qui commande l'électrovanne mélangeuse ainsi que l'ensemble d'électrovannes précitées en fonction de la température désirée dans la pièce 2. Par ailleurs, les débits des pompes de circulation31, 7 sont également commandés par le moyen de contrôle précité. L'espace 2 constitue par exemple la cave d'un logement.

Une canalisation de dérivation57, 58 est connectée aux portions 4,5 de la canalisation principale et permet de réguler la température d'un autre premier espace11, dit spécifique, qui sera décrit plus en détail ci-après. Une électrovanne mélangeuse39 est placée sur cette canalisation de manière similaireà celle27 décrite précédemment, pour permettre de réguler la température dans l'espace 24. Le dispositif comprend en outre une pompe thermodynamique réversible6 dont le principe de fonctionnement a été, expliqué précédemment en relation avec la figure 2. Un premier circuit de dérivation80, 81 muni de vannes 48, 49 est connectéà la canalisation principale entre lesdites première et deuxième portions, et comporte une partie disposée autour du premier élément de la pompe6. De même, deuxième circuit 21, 22 de dérivation muni de vannes 46, 47,65 est connectéà la canalisation principale et comporte une partie disposée autour du second élément de la pompe6. Le deuxième circuit de dérivation comprend en outre une pompe36 de circulation de fluide. Un circuit remplissage82 muni de vannes83, 84 relie le premier circuit de dérivation80 au second circuit de dérivation 21. Des circuits 61, 62 et59, 60, entourant des échangeurs placés sur les éléments formant l'évaporateur et le condenseur de la pompe6, sont connectésà la canalisation principale et sont commandés au moyen de vannes63, 64. Ces circuits permettent également d'apporter des calories au fluide circulant dans un serpentin88 entourant un ballon d'eau chaude traditionnel50 par l'intermédiaire de circuits86, 87 munis de vannes 53,54.

Le dispositif permet également de réguler la température de seconds espaces1, 16, tels que des pièces du logement. Le dispositif comprend un circuit secondaire89 relié d'une partà la canalisation principale (4,5) par l'intermédiaire d'un circuit23, 24 connectéà des vannes13, 14 directionnelles placées sur la canalisation principale et d'autre part au second circuit de dérivation 21, 22 par l'intermédiaire d'un circuit90, 91 connectéà des vannes19, 51 directionnelles placées sur ledit second circuit de dérivation 21, 22. Le circuit secondaire89 comprend une dérivation9, 10 munie d'une pompe de circulation52, de 'vannes 42, 43, de capteurs thermiques92, 93 et d'une vanne mélangeuse17 à trois voies permettant de réguler un second espace clos1. Ce second espace clos constitue une pièce du logement dont la température est régulée par l'intermédiaire d'un circuit placé sous le plancher de ladite pièce et alimenté par la dérivation9, 10. Une autre dérivation 12,15 munie également d'une pompe de circulation37, de vannes 44, 45 et d'une vanne mélangeuse18 alimente par exemple un ou plusieurs convecteurs placés dans une pièce16 du logement. Un circuit de dérivation supplémentaire munie de vannes29, 35 est prévu sur le circuit secondaire89 pour permettre la régulation thermique d'une autre pièce par exemple. Le circuit secondaire89 comprend une bouteille de découplage28 intercalée au niveau de la jonction entre le circuit secondaire et le circuit90, 91 reliant ledit circuit secondaire au second circuit de dérivation 21, 22. Cette bouteille découplage 28, munie de moyen de contrôle de pression 97a, 97b, permet de maintenir une pression déterminée dans le circuit secondaire.

Tel qu'il sera expliqué par la suite, ce montage permet de réguler la température des seconds espaces1, 16 par simple passage du fluide dans la deuxième portion3 de la canalisation principale ou, indépendamment des premiers espaces1, 16, par passage du fluide du circuit secondaireà proximité du second élément de la pompe, la canalisation principale servant de source froide au premier élément lorsque le second élément constitue le condenseur.

Un circuit25, 26, muni de vannes56, 40 et d'une vanne mélangeuse38, relie le circuit de dérivation57, 58 régulant l'espaceIl au circuit secondaire89 au niveau du circuit9, 10 permettant de réguler la température de l'espace1 par le plancher.

Le dispositif comprend différents moyens de contrôle de pression 32-34 du fluide dans des parties de circuit et des capteurs de température du fluide, notamment au niveau de la bouteille de découplage (capteur 94), sur le circuit90, 91 (capteurs95, 96) et sur le second circuit de dérivation (capteurs98, 99).

Les différentes vannes mentionnées ci-dessus sont des électrovannes. Les pompes de circulation, électrovannes, électrovannes mélangeuses et électrovannes directionnelles mentionnées ci-dessus sont commandées par un système de contrôle géré par un logiciel informatique en fonction des données fournies par les différents capteurs de température et les moyens de mesure de pression, et en fonction de valeurs seuils déterminées de températures pour chaque espace. Les différentes utilisations du dispositif sont illustrées sur les figures1/1, 6, 7, 8, et9, sur lesquelles, pour plus de clarté, les éléments de l'installation utilisés apparaissent en traits pleins.

La figure1/1 représente le fonctionnement du dispositif, par exemple en été, pour refroidir uniquement les premiers espaces 2, 11 d'un logement ou d'un local, uniquement en utilisant la source thermique constituée par la sonde géothermique3 par l'intermédiaire de la canalisation principale3, 4,5 et du circuit de dérivation57, 58, et des vannes directionnelles13, 14. La température du fluide circulant dans les espaces peut être modulée en faisant varier le débit de la pompe de circulation7 et en utilisant la vanne mélangeuse27 et éventuellement la vanne mélangeuse39.

La figure6 représente le fonctionnement exclusif du dispositif avec la sonde géothermique3, pour refroidir les premiers espaces et11 et le plancher d'une pièce1 du logement ou d'un local. Les vannes directionnelles sont commandées pour amener le fluide provenant de la sonde dans le circuit secondaire89. les premiers espaces sont alors alimentés par les circuits23, 24 l'espace1 par la dérivation9, 10 alimentant un circuit sous le plancher. Dans ce mode de réalisation, la pompe31 permet de faire circuler le fluide entre la sonde et la bouteille de découplage28.

La figure7 représente le fonctionnement dispositif pour refroidir espaces 2 et11 par la sonde géothermique3, tel que décrit en relation avec la figure1/1, et pour rafraîchir par l'intermédiaire de la pompe thermodynamique fonctionnantà froid l'espace1 par le plancher et l'espace16 par un convecteur. Dans ce mode de réalisation la pompe36 fait circuler le fluide dans le second circuit de dérivation 22,23 et le circuit90, 91 reliéà la bouteille de découplage28 par l'intermédiaire des vannes directionnelles19, 51. En de besoin, des frigories peuvent être apportées sur les premiers espaces par les seconds circuits de dérivation59-60 émanant de l'échangeur supplémentaire placé sur l'évaporateur de la pompe. Le circuit86 reliée thermiqueà l'échangeur supplémentaire placé le condenseur de la pompe permet de chauffer le ballon50 d'eau chaude par l'ouverture des vannes53.

La figure8 représente utilisation de la pompe thermodynamique pour rafraîchir l'ensemble des espaces11-2-1-16 par l'intermédiaire du circuit secondaire89. Des frigories complémentaires pourront éventuellement être apportées aux espaces spécifiques par l'intermédiaire des circuits59-60 en changeant la direction des vannes directionnelles13, 14. Un ballon d'eau chaude peut être chauffé comme décrit précédemment. La pompe31 fait circuler le fluide entre la sonde et le premier circuit de dérivation80, 81, les vannes 48, 49 étant ouvertes tandis que les vannes78, 79 (figure1) sont fermées. La sonde sert de source chaudeà la pompe thermodynamique. La pompe 36 fait circuler le fluide dans le second circuit de dérivation et la bouteille de découplage par l'intermédiaire des vannes directionnelles 19, 51. La température du fluide circulant dans l'espace1 peut également être régulée en utilisant le circuit25, 26.

La figure9 représente le fonctionnement en hiver avec le chauffage des pièces1 et16 par la pompe thermodynamique réversible en position chaud par l'intermédiaire des circuits9, 10, 12, et le refroidissement en direct des premiers espaces par la sonde géothermique3 en utilisant la canalisation principale 4,5. Dans cette configuration, le chauffage du ballon est assuré par le circuit87 relié thermiquement à l'échangeur complémentaire placé sur le condenseur. Des frigories complémentaires pourront être apportées aux premiers espaces par l'intermédiaire du premier circuit de dérivation61, 62.

Suivant la figure13A, les différents espaces font partie d'un ensemble qui constitue un logement d'habitation. Le premier espace spécifique 2 est une pièce ou un local destinéà constituer une cave ou cellier, et le second espace spécifiqueIl décrit ci-après est placé dans la pièce précitée. Le réseau secondaire permet d'alimenter un convecteur160 pour le chauffage d'une pièce16 en hiver ainsi qu'un réseau101 sous le plancher pour refroidir une pièce1. Sur la figure13A, pour des raisons de simplification, les pièces1 et16 constituent un même ensemble.

circuit enterré ou sonde géothermique3 peut être constituée par une conduite701 enU disposée verticalement dans un forage702, telle qu'illustréeà la figure 13B. Selon une variante de réalisation illustréeà la figure13C, la sonde géothermique3 est constituée par conduite703 disposée verticalement dans un forage 704, ladite conduite comprenant un canal central705 ouvertà son extrémité inférieure, la circulation du fluide s'effectuant de telle sorte que le fluide entrant dans la conduite descend entre la paroi interne de la conduite et paroi externe du canal central et remonte par le canal central.

Dans une autre variante illustrée aux figures13D et 12, le circuit enterré est constitué par plusieurs réseaux de tubes disposés de manière hélicoïdaleà différentes hauteurs dans un forage806. A titre d'exemple, il comprend trois réseaux de tubes creux803, 804,805, souples, de diamètre approprié, positionnés de façon hélicoïdale avec un pas pouvant varier de 0,20à 1,00 mètre. Les tubes sont disposés dans un grillage801 cylindrique de plastique souple pour maintenir les réseaux de tubes et fixer le pas. Chaque réseau de conduite est déplié de manière hélicoidale à l'intérieur du forage806 à la hauteur voulue, par l'intermédiaire d'un câble819, 817, 818, lesté par une masse807, 808, 809 à laquelle le tube est fixé par son extrémité inférieure. L'extrémité supérieure des câbles est assemblée en tête forage au moyen d'une barre de fer816 afin de maintenir l'ensemble. Chacun des réseaux dispose d'une partie de tube dite d'arrivée810, 812, 814, comprenant une partie rectiligne descendant dans le forage, et une partie de tube dite de sortie811, 813, 815 comprenant une partie hélicoïdale placée verticalement dans le forage. Les extrémités des parties d'arrivée et de sortie de chaque réseau sont reliées aux différents circuits précédemment exposés, soit par l'intermédiaire de la pompe thermodynamique, soit en direct sur les différents espacesà rafraîchir ou refroidir. Lesdites extrémités sont par exemple connectées aux portions de la canalisation principale référencées 4 et5 sur la figure1. La configuration hélicoïdale des tubes permet d'obtenir un meilleur rendement des échanges thermiques pour faible profondeur. température du sous-sol variant en fonction de la profondeur, l'utilisation de réseaux de tubesà différentes profondeurs permet d'obtenir différentes températures de fluideà la sortie de la sonde géothermique selon le réseau de tube choisi. Ainsi il sera possible de choisir la température de fluideà la sortie de la sonde qui est la mieux adaptée pour réguler thermiquement les espaces closà une température désirée. Selon la figure 12.1, chaque tube est cannelé intérieurement et extérieurement de façonà augmenter la surface d'échange thermique entre le fluide et la source fraîche du sous-sol.

Lorsque la sonde géothermique, telle qu'illustré aux figures 13B,13C et13D est placée dans le forage, ledit forage est rempli avec un matériau conducteur thermique, tel que du sable légèrement dosé en ciment, par exemple de 4à 5%, ou tout autre matériau ayant des caractéristiques similaires. Selon un mode de réalisation, en référenceà la figure espace 2 est une pièce d'un logement ou d'un local refroidi par l'intermédiaire d'un réseauà circulation de fluide301 disposé dans les murs dont l'entrée303 et la sortie302 sont raccordéesà la canalisation principale 4,5 (figure1). Ce local, accessible par une porte305, équipé d'espaces d'utilisation spécifique306 et 304 maintenusà des températures différentes par l'intermédiaire de circuits309, 310, respectivement307, 308 raccordésà la canalisation principale 4,5. Le local peut être équipé d'un ou plusieurs éléments préfabriqués311, source de rafraîchissement. Ces éléments seront décrits ci-après en référence aux figures IOA, IOB et IOC.

Suivant la figure5, le local 2 est entièrement isolé par un matériau d'isolation approprié. Les murs103, le plafond 417 et le sol 16 sont recouverts d'une couche 402, 415, 412 de matériau d'isolation, et sont étanchés intérieurement par un pare vapeur 414 recouvrant lesdites couches. Le circuit de rafraîchissement 401, 404 alimenté par la canalisation principale 4,5 est disposé au niveau murs contre le pare vapeur. Le local est par ailleurs entièrement carrelé. Le circuit de rafraîchissement est recouvert d'une couche intermédiaire 405 sur laquelle est posé le carrelage 408. Le pare-vapeur 414 du plafond est recouvert de carrelage. Un carrelage 411 également disposé sur le sol en intercalant une couche intermédiaire entre le pare-vapeur 412 et le carrelage. Les eaux éventuelles de condensation sur les parois verticales des murs sont recueillies dans une goulotte 409 formée sur le sol au pied des murs. Les eaux sont ensuite évacuées par une canalisation 410 qui traverse la dalle formant le sol ou qui débouche sur une couche de drainage 413 formant le sol. Ce mode de réalisation, dans lequel la pièce est rafraîchie par les murs et non par sol, permet d'éviter la formation de condensation sur le sol qui rend les carrelages glissants et dangereux.

Dans une variante de réalisation, le local 2 est refroidi uniquement par l'intermédiaire d'éléments préfabriqués de rafraîchissement. La canalisation principale 4,5 est connectéeà une entrée et une sortie d'au moins un d'élément préfabriqué de rafraîchissement constitué par des panneaux composites plans501 fixés au mur 504 tel qu'illustrés aux figures IOA et 10B, ou incurvés502 fixés en voûte au plafond505 tel qu'illustréà la figure10C. La façade 503 du panneau composite501 peut présenter des motifs décoratifs imitant la pierre, la brique ou tout autre matériau qui peut être intégré aux murs ou aux plafonds. Tel qu illustréà la figure 4, des éléments préfabriqué311 peuvent aussi être utilisé en combinaison avec un circuit de refroidissement intégré dans les murs pour refroidir un même espace 2.

Suivant la figure11, canalisation principale 4,5 peut réguler la température d'un espace spécifique constitué par un espace vitré601 intégré dans un mur d'habitation607, et destiné par exemple à permettre une conservation de longue durée de fleurs décoratives602 placé dans ledit espace601 devant vitre603. Un réseau thermique 604, dont l'entrée605 et la sortie606 est alimenté par la canalisation principale 4,5, est placé contre le mur au niveau de la partie supérieure et inférieure de l'espace vitré601.

Suivant la figure11.1, l'espace spécifique constitue un volume 704 délimité par une enveloppe en matériau inoxydable dans lequel est disposé un réseau de refroidissement703 dont la sortie702 et l'entrée701 est alimentée par canalisation principale, afin de maintenir une température fixée entre 4 et 10'C. Cet espace peut en outre comporter un hygromètre automatique et une sonde705 permettant de maintenir une hygrométrie proche de95 %. Cet espace spécifique constituant un meuble conservation de produits fraisà hygrométrie et température constante, permet d'adapter l'hygrométrieà la nature du produità conserver et de répondreà des critères spécifiques d'affinage. Ilpeut par exemple être utilisé pour l'affinage de produits fromagers.

Selon une variante de réalisation, le dispositif comprend un appareil de gestion d'au moins3 températures différentes de fluides provenant de différents circuits, ledit appareil comprenant un réceptacle dans lequel débouchent des entrées et des sorties des différents circuits et des moyens permettant de supprimer le mélange de fluidesà des températures différentes. Selon les figures 14 et3, le dispositif comprend un appareil, appelé également distributeur électromagnétique ou électromécanique de fluidesà des températures différentes, pouvant remplirà lui seul la gestion de5 températures différentes d'entrée et de sortie de circuits 208-212 provenant de la pompe6, de la sonde thermique3 et des différents espaces clos11, 2,1 et16. Toutes les entrées sont canalisées vers un même réceptacle206. Les sorties sont constituées par des buses se déplaçantà l'intérieur du réceptacle dont l'ouverture est commandée par un thermocouple réglé sur température désirée et dont le fonctionnement est assisté par ordinateur 8. Suivant la figure3, un circuit provenant de la sonde géothermique comprend une sortie212f et une entrée 212e amenant dans le réceptacle un fluideà une température de l'ordre de8 à 12'C. Un premier circuit provenant de la pompe thermodynamique et comportant une entrée 212a et une sortie212b amène un fluideà une température élevée, de l'ordre de35 à 45'C. Un second circuit provenant de la pompe thermodynamique et comportant une entrée 212c et une sortie212d amène fluideà une température basse, de l'ordre de 4'à 20'C. està noter que, dans un but de simplification, les trois circuits précités sont représentés par la même référence 212 sur la figure 14. Un circuit 210 comprenant une entrée 210a et une sortie210b dans le réceptacle permet refroidir en été une pièce1 du logement, en conduisant fluideà une température de l'ordre de18 à 20'C. Ce même circuit 210 présente une autre entrée 210c et une autre sortie210d permettant de chauffer en hiver la même pièce1, en conduisant un fluideà une température de l'ordre de35' à 45'C. Un circuit 211, non représenté sur la figure3, similaire au circuit 210 précédent ou connectéà ce circuit 210 précédent permet de refroidir ou chauffer une autre pièce16 du logement. Un circuit209 comprenant une entrée 209a et une sortie 209b dans le réceptacle permet de refroidir l'espace clos 2 en conduisant un fluideà une température de l'ordre de S'C par exemple. Un circuit208 similaire au précédent, non représenté sur la figure3 permet de refroidir ou chauffer l'espace clos11. Des forces de rotation sont générées par un stator219 électromécanique en périphérie extérieure et un rotor207 positionné sur les parois intérieures du réceptacle. Le mélange des fluides de refroidissementà des températures différentes est supprimé par la rotation du fluide de refroidissement dont la force centrifuge efface les forces de pressionà la sortie des buses d'entrée. Bien entendu, dans ce mode de réalisation, la température des espaces clos peut être régulée soit par une sonde thermique3 uniquement ou en combinaison ou uniquement avec la pompe thermodynamique6 en utilisant différents circuits 213-218, sans utiliser le distributeur électromagnétique. Tel que représenté sur figure3, lorsque le fluide est constitué par de l'eau, une sortie 220 peut être prévue pour récupérer une eau rafraîchieà une température comprise entre 4 et12'C.

La figure15 illustre un autre mode réalisation de présente invention, dans lequel le dispositif de régulation thermique permet de rafraîchir un espace clos902 d'un bâtiment tel que le local décrit en relation avec les figures 4 et5. Le circuit en boucle fermée comprend trois parties enterrées différentes. Une première partie est enterrée verticalement dans le sous-sol901, par exemple dans puits vertical. Cette première partie peut être similaire de celles décrites en relation avec les figures 13B,13C, 13D et 12. Le puits, préalablement creuséà la pelle mécanique, présente par exemple une profondeur de6 mètres. Cette première partie907 enterrée connectée d'une partà l'entrée903 d'un circuit de refroidissement placé dans l'espace clos902 et d'autre partà une deuxième partie906 enterrée horizontalement dans le sous-sol. Les tranchées réalisées pour le réseau d'alimentation en eau ou d'égouts du bâtiment peuvent avantageusement être utilisées pour enterrer cette deuxième partie horizontale du circuit. Une troisième partie908 enterrée horizontalement dans le sous-sol est connectée d'une partà la deuxième partie età la sortie du circuit de refroidissement placé dans l'espace clos. Cette troisième partie est par exemple placée dans les fouilles du sous- avant la construction des fondations du bâtiment.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec différents modes de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention

Claims

REVENDICATIONS 1. Installation de régulation thermique d'au moins un premier espace clos (2,11, 102, 304,306, 601, 704,902) moyen d'un circuità circulation de fluide en boucle fermée, comportant des électrovannes de contrôle de la circulation du fluide et un moyen de circulation du fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une source pour le fluide constituée par un réseau enterré( , 103) susceptible de prélever de l'énergie thermique au milieu qui l'entoure par géothermie, l'énergie prélevée par géothermie permettant de rafraîchir ledit premier espace closà une température inférieureà la température ambiante en vue notamment de conserver aliments frais. 2. Installation de régulation thermique selon la revendication1, caractérisée en ce que ledit circuit comprend une deuxième source pour le fluide constituée par pompe thermodynamique(6, 106) susceptible d'apporter audit fluide un complément d'énergie thermique. 3. Installation de régulation thermique selon la revendication1 ou 2, caractérisée en ce que ledit circuit comprend un réseau de refroidissement(301) s'étendant dans les murs(103) d'une pièce (2) constituant un premier espace clos et/ou comprend au moins un élément préfabriqué de rafraîchissement fixé aux parois verticales ) ou au plafond(505) d'un premier espace clos et constitué par un panneau composite plan(501) ou incurvé(502) et/ou comprend un réseau de refroidissement(703) disposé dans un premier espace clos spécifique constitué par un volume (704) délimité par une enveloppe en matériau inoxydable pour maintenir une température entre 4 et10' C et/ou comprend un réseau de refroidissement (604) disposé dans un premier espace clos spécifique constitué par un espace vitré (601) intégré dans un mur d'habitation(607), destiné notammentà permettre conservation de longue durée de fleurs(602). 4. Installation de régulation thermique selon la revendication3, caractérisée en ce qu'au moins les murs(103) de la pièce (2) sont recouverts de carrelage, les eaux éventuelles de condensation sur les parois verticales des murs étant recueillies aux pieds des murs, par exemple par une goulotte (409). 5. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications1 à 4, caractérisée en ce que le circuità circulation de fluide permet de maintenir au moins un premier espace clos (2,11, 102, 304,306, 601, 704)à une basse température inférieure ou égaleà 12 et au moins un second espace clos(1, 16, 101, 116) une température d'au moins 19*C. 6. Installation de régulation thermique selon la revendication5, caractérisée en ce que la température du premier (2, il, ) et du second(1, 16, 101, 116) espace est régulée le passage du fluide dans le réseau enterré(3), des frigories étant éventuellement apportées par la pompe thermodynamique(6) au fluide circulant dans au moins une partie du circuit pour réguler la température du premier et du second espaces ou indépendamment du premier et/ou du second espaces. 7. Installation selon la revendication5, caractérisée en ce que la température du premier espace (2,11, 102) est régulée par le passage du fluide dans le réseau enterré(3, 103), des frigories ou calories étant éventuellement apportées par la pompe thermodynamique (6, 106) au fluide passant dans le réseau enterré, et la température du second espace(1, 16, 101, 116) est régulée par une partie du circuit dans lequel circule le fluide auquel la pompe thermodynamique(6) apporte des calories, le réseau enterré servant de source froideà la pompe thermodynamique. 8. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de régulation de la circulation du fluide dans le circuit, comprenant au moins une vanne mélangeuseà trois 'voies(27, 39) permettant de mélanger le fluide entrant dans un espace clos avec le fluide sortant dudit espace clos et/ou des moyens de réglage du débit d'au moins une pompe de circulation(7, 31) constituant le moyen de circulation. 9. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit(86-88, 149-153) permettant de créer de l'eau chaude sanitaireà partir de la pompe thermodynamique(6, 106). Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens informatiques de contrôle permettant de réguler automatiquement la température des différents espaces clos 102,11, 19 16, 101, 1 ). 1. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau enterré(3) est constitué par au moins une conduite(701) enU placée sensiblement verticalement dans le sous-sol ou par au moins une conduite(703) comprenant canal central(705) ouvertà son extrémité inférieure, la circulation du fluide s'effectuant de telle sorte que le fluide entrant dans ladite conduite descend entre la paroi interne de la conduite la paroi externe du canal central et remonte par le canal central. 12. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau enterré est constitué par au moins une conduite (803-805) comprenant au moins une partie disposée sensiblement verticalement de manière hélicolidaIe dans le sous-sol. 13. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau enterré(3) est constitué par au moins deux réseaux de conduites différents(803- 805), les réseaux de conduites étant disposésà des profondeurs différentes de façonà procurer au fluide circulant dans ladite portion des températures différentes en fonction de la température désirée dans le premier espace clos (2,11). 14. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau enterré est constitué par au moins une conduite (803-805), cannelée intérieurement et extérieurement de façonà augmenter la surface d'échange thermique entre le fluide et le sous-sol. 15. Installation de régulation thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réseau enterré comprend une première partie(907) enterrée verticalement dans le sous-sol et au moins une deuxième partie(906, 908) enterrée horizontalement dans le sous-sol entre ladite première partie et le(s) espace(s) clos(902). Installation de régulation thermique selonl' des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil de gestion d'au moins3 températures différentes de fluides, comprenant un réceptacle(206) dans lequel débouchent des entrées et des sorties circuit et des moyens(207, 218) permettant séparer les fluidesà des températures différentes. 17. Installation de régulation thermique selon la revendication 12, caractérisée en ce que la séparation des fluidesà des températures différentes s'effectue par centrifugation. 18. Procédé de régulation thermique d'au moins un premier espace clos (2,11, 102, 304,306, 601, 704,902) au moyen d'un circuità circulation de fluide en boucle fermée, pour la mise en #uvre de l'installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte - une étape d'apport de calories ou de frigories fluide par géothermie lors de son passage dans un réseau enterré(3) constituant une première source thermique, - et éventuellement une étape d'apport de calories ou de frigories au fluide par une pompe thermodynamique106) constituant une deuxième source thermique. 19. Procédé de régulation thermique selon la revendication 18, caractérisé en ce que le(s) étape(s) sont contrôlées par un logiciel informatique.