FR2914404A1 - Heat storing and restoring system for e.g. residential building, has storage exchanger positioned between excess heat source and environment receiving heat, where stored heat provokes from recuperation of heat lost by heat source - Google Patents
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Abstract
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne les systèmes deTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The invention relates to systems for
stockage de chaleur en sous-sol pour une restitution ultérieure en surface de la chaleur stockée. L'invention concerne également une méthode de stockage de chaleur en sous-sol et restitution de chaleur en surface. L'invention s'applique notamment au chauffage de bâtiments. storage of heat in the basement for subsequent recovery of the stored heat. The invention also relates to a method for storing heat in the basement and returning heat to the surface. The invention applies in particular to the heating of buildings.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Il est connu d'utiliser des systèmes de pompe à chaleur géothermique pour le chauffage de bâtiment en période froide. Typiquement, une pompe à chaleur géothermique utilise la chaleur contenue dans le sol pour alimenter un réseau de chauffage (un plancher chauffant, des radiateurs, etc....) d'un bâtiment. Ce type de pompe à chaleur comporte des circuits fluidiques séparés pour le captage et le chauffage. La pompe à chaleur assure la mise en mouvement du fluide dans les divers circuits fluidiques et le transfert de chaleur d'un circuit vers l'autre circuit. Le circuit de captage capte la chaleur contenue dans le sol par l'intermédiaire de boucles horizontales, ou de boucles verticales. Un tel système est totalement dépendant de la température du sol et donc de la quantité de chaleur disponible dans le sol. STATE OF THE PRIOR ART It is known to use geothermal heat pump systems for building heating in a cold period. Typically, a geothermal heat pump uses the heat contained in the ground to supply a heating network (a floor heating, radiators, etc ....) of a building. This type of heat pump has separate fluid circuits for the collection and heating. The heat pump ensures the movement of the fluid in the various fluid circuits and the transfer of heat from one circuit to the other circuit. The capture circuit captures the heat contained in the ground via horizontal loops, or vertical loops. Such a system is totally dependent on the soil temperature and therefore the amount of heat available in the soil.
Par ailleurs, il est également connu du brevet EP 1 462 736 de produire de la chaleur pour la stocker dans une formation poreuse contenant de l'eau encore connu sous le nom d'aquifère, et de la restituer pendant l'hiver par l'intermédiaire d'une pompe à chaleur réversible. Un tel système nécessite des moyens spécifiques pour produire de la chaleur à stocker. Furthermore, it is also known from patent EP 1 462 736 to produce heat to store it in a porous formation containing water still known as aquifer, and to restore it during the winter by the intermediate of a reversible heat pump. Such a system requires specific means for producing heat to be stored.
Enfin, il est un fait que de nombreuses industries, par exemple les usines de production d'électricité ou de fabrication de certains produits, rejètent dans leur environnement direct (atmosphère, rivière, etc....) des quantités plus ou moins importantes de chaleur résultant de leurs fonctionnements. Ces quantités de chaleur sont rejetées lors du fonctionnement de ces industries, c'est-à-dire généralement tout au long de l'année. Bien qu'il soit connu d'utiliser cette chaleur rejetée en période de chauffe (hivers et mi-saison) notamment dans des systèmes de chauffage urbain, l'eau rejetée est rarement exploitable directement car typiquement inférieure à 20 C. La chaleur rejetée hors période de chauffe (été et mi-saison) est perdue. En outre, l'eau de refroidissement (eau des rivières et fleuves) étant plus chaude en été, l'eau rejetée est beaucoup plus chaude l'été que l'hiver, entrainant bien souvent un réchauffement des rivières et fleuves au-delà des limites autorisées. Finally, it is a fact that many industries, for example the factories producing electricity or manufacturing certain products, reject in their direct environment (atmosphere, river, etc.) more or less significant quantities of heat resulting from their operation. These quantities of heat are rejected during the operation of these industries, that is to say generally throughout the year. Although it is known to use this heat rejected during the heating period (winter and mid-season), especially in district heating systems, the water discharged is rarely exploitable directly because typically less than 20 C. The heat discharged out heating period (summer and mid-season) is lost. In addition, the cooling water (water of rivers and streams) being hotter in summer, the water is much hotter in summer than in winter, often causing a warming of rivers and rivers beyond allowed limits.
EXPOSE DE L'INVENTION Un but de l'invention est de proposer un système et une méthode de stockage de chaleur en sous-sol et restitution de chaleur en surface permettant de résoudre au moins un des problèmes de l'état de la technique antérieur. En particulier, un but de l'invention est d'améliorer l'efficacité énergétique des systèmes complexes incluant des producteurs de chaleur tels que des industries, et des consommateurs de chaleur tels que des bâtiments à usage d'habitation, de commerce, de stockage, industriel ou de bureau, ou des serres de production agricole. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to provide a system and a method for storing heat in the basement and returning heat to the surface to solve at least one of the problems of the state of the prior art. In particular, an object of the invention is to improve the energy efficiency of complex systems including heat producers such as industries, and heat consumers such as residential, commercial, storage buildings. , industrial or office, or greenhouses of agricultural production.
Selon l'invention, il est proposé un système de stockage de chaleur en sous-sol et restitution de chaleur en surface comprenant un premier échangeur de stockage et un second échangeur de restitution se trouvant en surface, une couche aquifère se trouvant en sous-sol, au moins un circuit fluidique couplant les échangeurs à la couche aquifère, au moins une pompe pour mettre en mouvement un fluide dans le circuit fluidique, la chaleur étant stockée dans la couche aquifère pendant une première période de temps, la chaleur étant restituée à une entité consommatrice de chaleur pendant une seconde période de temps. Le premier échangeur de stockage est positionné entre une source de chaleur excédentaire et l'environnement recevant la chaleur excédentaire. La chaleur stockée provenant de la récupération d'au moins une partie de la chaleur perdue par la source de chaleur excédentaire. According to the invention, there is provided a heat storage system in the basement and surface heat recovery comprising a first storage heat exchanger and a second heat exchanger located on the surface, an aquifer layer lying in the basement , at least one fluidic circuit coupling the exchangers to the aquifer layer, at least one pump for moving a fluid in the fluid circuit, the heat being stored in the aquifer for a first period of time, the heat being returned to a entity consuming heat for a second period of time. The first storage exchanger is positioned between an excess heat source and the environment receiving the excess heat. Stored heat from the recovery of at least a portion of the heat lost by the excess heat source.
Selon d'autres aspects optionnels, la source de chaleur excédentaire perdue peut être une usine, ou une centrale de production d'électricité, ou une centrale de chauffage urbain, ou un co-générateur. La source de chaleur rejette une chaleur excédentaire dans l'atmosphère, ou un fleuve, ou la mer. Le premier échangeur de stockage peut être du type échangeur eau/eau. According to other optional aspects, the surplus heat source lost may be a plant, or a power plant, or a district heating plant, or a co-generator. The heat source discharges excess heat into the atmosphere, or a river, or the sea. The first storage exchanger may be of the water / water exchanger type.
Le moyen de réduction de la température d'eau peut être positionné entre la source de chaleur et l'échangeur eau/eau. Le moyen de réduction de la température d'eau peut être un bassin de mixage. L'échangeur de restitution peut être positionné dans l'entité consommatrice de chaleur, l'entité consommatrice étant un bâtiment. Le second échangeur de restitution peut être du type échangeur eau/air. Le premier échangeur de stockage et le second échangeur de restitution peuvent être couplés à la couche aquifère par deux circuits fluidiques distincts. Le premier échangeur de stockage et le second échangeur de restitution peuvent être couplés à la couche aquifère par un circuit fluidique unique et une vanne pour coupler la couche aquifère au premier échangeur de stockage ou au second échangeur de restitution. The means for reducing the water temperature can be positioned between the heat source and the water / water heat exchanger. The means for reducing the water temperature can be a mixing basin. The rendering exchanger can be positioned in the heat-consuming entity, the consuming entity being a building. The second heat exchanger may be of the water / air exchanger type. The first storage exchanger and the second storage exchanger can be coupled to the aquifer layer by two separate fluid circuits. The first storage exchanger and the second storage exchanger can be coupled to the aquifer layer by a single fluid circuit and a valve for coupling the aquifer layer to the first storage exchanger or the second storage exchanger.
Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé une méthode de stockage de chaleur en sous-sol et restitution de chaleur en surface comprenant les étapes suivantes : - une étape de récupération de chaleur se trouvant en surface, - une étape de stockage comprenant le transfert de la chaleur de la surface vers une couche aquifère se trouvant en sous-sol, la chaleur étant stockée 20 pendant une première période de temps, et -une étape de restitution de la chaleur stockée comprenant le transfert d'une partie de chaleur stockée dans la couche aquifère vers la surface, la chaleur stockée étant restituée pendant une seconde période de temps. La chaleur récupérée en surface correspond à au moins une partie d'une 25 chaleur perdue par une source de chaleur excédentaire. According to another aspect of the invention, it is also proposed a method of storing heat underground and surface heat recovery comprising the following steps: - a heat recovery step lying on the surface, - a step of storage comprising transferring heat from the surface to an underground aquifer, the heat being stored for a first period of time, and a stored heat recovery step comprising transferring a portion of the heat heat stored in the aquifer layer to the surface, the stored heat being restored for a second period of time. The heat recovered at the surface corresponds to at least a portion of a heat lost by an excess heat source.
Le système et la méthode selon l'invention permet donc une récupération des énergies inutilisées et abandonnées dans la nature. Ainsi, grâce à l'invention, lorsqu'un aquifère est présent en sous-sol à proximité de source de chaleur 30 excédentaire et de bâtiment à chauffer, il est possible de valoriser la chaleur qui aurait autrement été perdue et d'utiliser la chaleur stockée au moment opportun. Egalement, les eaux de refroidissement rejetées par les industriels pendant les périodes chaudes (été) sont moins chaudes, évitant ainsi l'interruption ou la dégradation de leurs productions. De ce fait, des effets écologiques et économiques positifs peuvent être obtenus. D'autres avantages seront présentés dans la description détaillée de l'invention qui va suivre. The system and method according to the invention therefore allows recovery of unused and abandoned energy in nature. Thus, by virtue of the invention, when an aquifer is present in the subsoil near excess heat source and building to be heated, it is possible to value the heat that would otherwise have been lost and to use the heat. stored at the appropriate time. Also, cooling water discharged by industrialists during hot periods (summer) are less hot, thus avoiding interruption or degradation of their production. As a result, positive ecological and economic effects can be achieved. Other advantages will be presented in the detailed description of the invention which follows.
DESCRIPTION DES FIGURES La présente invention est illustrée par des exemples non limitatifs sur les Figures jointes, dans lesquels des références identiques indiquent des éléments similaires : La Figure 1 représente de manière schématique le fonctionnement du système 10 selon l'invention hors d'une période de chauffe ; La Figure 2 représente de manière schématique le fonctionnement du système selon l'invention lors d'une période de chauffe ; et La Figure 3 représente de manière schématique une variante de réalisation du système selon l'invention hors d'une période de chauffe. 15 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Les Figures 1 et 2 représentent de manière schématique le fonctionnement du système selon l'invention. DESCRIPTION OF THE FIGURES The present invention is illustrated by non-limiting examples in the accompanying Figures, in which like references indicate similar elements: FIG. 1 schematically represents the operation of the system 10 according to the invention outside a period of heating; Figure 2 shows schematically the operation of the system according to the invention during a heating period; and Figure 3 shows schematically an alternative embodiment of the system according to the invention out of a heating period. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIGS. 1 and 2 schematically show the operation of the system according to the invention.
20 La Figure 1 illustre une étape de stockage de la chaleur en sous-sol. Une telle étape intervient pendant une première période de temps t1, c'est-à-dire hors d'une période de chauffe, typiquement en été et en mi-saison (automne ou printemps). Une source de chaleur 11 peut être constituée par toute industrie qui produit 25 lors de son fonctionnement de la chaleur, encore appelée énergie calorifique, en excédent CP. Généralement la chaleur produite en excédent CP, c'est-à-dire non utilisée et rejetée par l'industrie lors de son fonctionnement, est perdue. La chaleur excédentaire est rejetée dans l'environnement E, c'est-à-dire dans l'atmosphère, les fleuves, les rivières, les égouts, etc.... A titre d'exemple, une 30 industrie peut être une usine 11A (usine d'incinération d'ordures, usine métallurgique, usine textile, usine verrière, etc....), une centrale de production d'électricité 11B, une centrale de chauffage urbain 11C, ou un co-générateur 11D (le co-générateur est visible sur la Figure 3). Typiquement, une industrie peut produire de la chaleur excédentaire perdue CP tout au long de l'année en pompant P de l'eau d'une rivière ou d'un fleuve E à une température d'entrée Ti (de l'ordre de 20 C) pour refroidir ses installations et en rejetant R l'eau dans la rivière ou d'un fleuve E à une température de sortie Ts (de l'ordre de 29 C) supérieure de quelques degrés centigrades à la température d'entrée Ti. Ce rejet va entraîner un réchauffement de la température de la rivière en aval de l'industrie. De manière équivalente, une tour de refroidissement rejette de l'air chaud dans l'atmosphère. Le système de stockage de chaleur en sous-sol et restitution de chaleur en surface 1 selon l'invention comprend un premier échangeur de stockage 2, un second échangeur de restitution 3, un premier circuit fluidique 7, un second circuit fluidique 8, une couche aquifère 5 et des pompes 9, 10. La couche aquifère 5 se trouve en sous-sol 6. Le premier échangeur de stockage 2 et le second échangeur de restitution 3 se trouvent en surface 4. Figure 1 illustrates a step of storing heat in the basement. Such a step occurs during a first period of time t1, that is to say out of a heating period, typically in summer and mid-season (autumn or spring). A heat source 11 may be any industry that produces heat in its operation, also called heat energy, in excess of CP. Generally the heat produced in surplus CP, that is to say not used and rejected by the industry during its operation, is lost. The excess heat is released into the environment E, that is, into the atmosphere, rivers, rivers, sewers, etc. As an example, an industry may be a plant 11A (garbage incineration plant, metallurgical plant, textile factory, glass plant, etc ....), a power plant 11B, a district heating plant 11C, or a co-generator 11D (the co-generator is visible in Figure 3). Typically, an industry can produce CP surplus heat throughout the year by pumping water from a river or river E to an inlet temperature Ti (about 20 C) to cool its facilities and rejecting R water in the river or river E at an outlet temperature Ts (of the order of 29 C) greater than a few degrees centigrade at the inlet temperature Ti. This rejection will warm the river downstream of the industry. Equally, a cooling tower releases hot air into the atmosphere. The underground heat storage system and surface heat recovery 1 according to the invention comprises a first storage exchanger 2, a second recovery exchanger 3, a first fluid circuit 7, a second fluid circuit 8, a diaper aquifer 5 and pumps 9, 10. The aquifer layer 5 is in the basement 6. The first storage exchanger 2 and the second recovery exchanger 3 are at the surface 4.
Le premier circuit fluidique 7 et le second circuit fluidique 8 couplent respectivement l'échangeur de stockage 2 et l'échangeur de restitution 3 à la couche aquifère 5. Une première pompe 9 est destinée à mettre en mouvement le fluide dans le premier circuit fluidique 7. Une seconde pompe 10 est destinée à mettre en mouvement le fluide dans le second circuit fluidique 8. The first fluid circuit 7 and the second fluid circuit 8 respectively couple the storage exchanger 2 and the recovery exchanger 3 to the aquifer layer 5. A first pump 9 is intended to set the fluid in motion in the first fluid circuit 7 A second pump 10 is intended to set the fluid in motion in the second fluid circuit 8.
Le premier échangeur de stockage 2 est positionné entre la source de chaleur 11 excédentaire et l'environnement, par exemple une rivière E, recevant la chaleur excédentaire évacuée. Avantageusement, le premier échangeur de stockage 2 peut être positionné dans la source de chaleur 11. Dans le cas où la source de chaleur 11 rejette la chaleur excédentaire dans une rivière, le premier échangeur de stockage 2 est avantageusement du type échangeur eau/eau et est positionné, par exemple, au niveau du tuyau de rejet d'eau de refroidissement de l'industrie concerné dans la rivière. Dans le cas où la source de chaleur 11 rejette la chaleur excédentaire dans l'atmosphère, le premier échangeur de stockage 2 est avantageusement du type échangeur air/eau et est positionné, par exemple, au niveau de la tour de refroidissement de l'industrie concerné dans l'atmosphère. Lors de la première période de temps t1, une étape de récupération de la chaleur se trouvant en surface, et une étape de stockage sont mises en oeuvre. The first storage exchanger 2 is positioned between the excess heat source 11 and the environment, for example a river E, receiving the excess heat evacuated. Advantageously, the first storage exchanger 2 can be positioned in the heat source 11. In the case where the heat source 11 rejects the excess heat in a river, the first storage exchanger 2 is advantageously of the water / water exchanger type and is positioned, for example, at the cooling water discharge pipe of the industry concerned in the river. In the case where the heat source 11 rejects the excess heat in the atmosphere, the first storage exchanger 2 is advantageously of the air / water exchanger type and is positioned, for example, at the level of the cooling tower of the industry. concerned in the atmosphere. During the first period of time t1, a heat recovery step lying on the surface, and a storage step are implemented.
L'étape de stockage comprend le transfert de la chaleur de la surface 4 vers la couche aquifère 5. La première pompe 9 est actionnée et le fluide froid est pompé de la couche aquifère 5. La chaleur excédentaire perdue apportée par la source de chaleur 11 est transférée au fluide froid pompé de la couche aquifère 5 par l'intermédiaire de l'échangeur de stockage 2. Puis le fluide tiède (de l'ordre de 28 C) est réinjecté dans la couche aquifère 5. Bien évidemment, des pertes peuvent intervenir entre la source de chaleur et la couche aquifère de sorte que la chaleur stockée CS provient de la récupération d'au moins une partie de la chaleur perdue CP par la source de chaleur 11. De cette manière, la température de la couche aquifère 5 est augmentée et la chaleur est stockée CS dans la couche aquifère 5 au cours de la première période de temps t1. La législation peut interdire le stockage d'eau chaude dans le sous-sol, il est donc nécessaire de contrôler que la température de l'eau injectée dans la couche aquifère 5 ne dépasse pas la limite autorisée. Avantageusement, un moyen de réduction de la température d'eau 13 peut être positionné entre la source de chaleur 11 et l'échangeur de stockage 2 lorsque cela est nécessaire (par exemple lorsque la source de chaleur est une centrale de production d'électricité 11B, une centrale de chauffage urbain 11C, ou un co-générateur 11 D). The storage step comprises the transfer of heat from the surface 4 to the aquifer layer 5. The first pump 9 is actuated and the cold fluid is pumped from the aquifer layer 5. The excess heat lost brought by the heat source 11 is transferred to the cold fluid pumped from the aquifer layer 5 through the storage exchanger 2. Then the warm fluid (of the order of 28 C) is reinjected into the aquifer layer 5. Obviously, losses can intervening between the heat source and the aquifer so that the stored heat CS comes from the recovery of at least a portion of the lost heat CP by the heat source 11. In this way, the temperature of the aquifer layer 5 is increased and the heat is stored CS in the aquifer 5 during the first time period t1. The legislation may prohibit the storage of hot water in the basement, it is therefore necessary to control that the temperature of the water injected into the aquifer layer 5 does not exceed the authorized limit. Advantageously, a means for reducing the water temperature 13 may be positioned between the heat source 11 and the storage exchanger 2 when this is necessary (for example when the heat source is a power generation plant 11B , a district heating station 11C, or a co-generator 11 D).
Dans cette première période de temps t1, le second circuit fluidique 8 et l'échangeur de restitution 3 sont normalement inactifs. In this first period of time t1, the second fluid circuit 8 and the return exchanger 3 are normally inactive.
La Figure 2 illustre une étape de restitution de la chaleur du sous-sol. Une telle étape intervient pendant une seconde période de temps t2, c'est-à-dire lors d'une période de chauffe, typiquement en hivers et en mi-saison (automne ou printemps). La chaleur est restituée CR à une entité consommatrice de chaleur 12 pendant la seconde période de temps t2. L'entité consommatrice peut être un bâtiment, par exemple une serre 12A, une maison 12B, et/ou un immeuble d'habitation, de bureau, de stockage, industriel ou de commerce 12C. Avantageusement, l'échangeur de restitution 3 est positionné dans l'entité consommatrice de chaleur 12. Dans le cas où l'entité consommatrice de chaleur 12 utilise un système de chauffage par eau chaude, le second échangeur de restitution 3 est avantageusement du type échangeur eau/eau. A titre d'exemple, un échangeur eau/eau connu est une classique pompe à chaleur. Dans le cas où l'entité consommatrice de chaleur 12 utilise un système de chauffage par air pulsé, le second échangeur de restitution 3 est avantageusement du type échangeur eau/air. A titre d'exemple, un échangeur eau/air connu est commercialisé par la société Fiwihex et décrit dans le brevet EP 0 714 500. Lors de la seconde période de temps t2, une étape de récupération de la chaleur se trouvant dans la couche aquifère, et une étape de restitution sont mises en oeuvre. L'étape de récupération comprend le transfert de la chaleur de la couche aquifère 5 vers la surface 4. La seconde pompe 10 est actionnée et le fluide tiède (de l'ordre de 26 C) est pompé de la couche aquifère 5 vers l'échangeur de restitution 3. La chaleur stockée CS est transférée de la couche aquifère 5 à l'entité consommatrice de chaleur 12 par l'intermédiaire de l'échangeur de restitution 3. Puis, le fluide refroidi (de l'ordre de 13 C) est réinjecté dans la couche aquifère 5. De cette manière, la température de la couche aquifère 5 est diminuée et la chaleur stockée est restituée CR vers l'entité consommatrice de chaleur 12 au cours de la seconde période de temps t2. Dans cette seconde période de temps t2, le premier circuit fluidique 7 et l'échangeur de stockage 2 sont normalement inactifs. Ainsi, d'importantes économies d'énergies peuvent être réalisées avec une absence de rejet supplémentaire de dioxyde de carbone dans l'atmosphère en réutilisant à un moment opportun la chaleur stockée qui aurait été perdue. En outre, la consommation d'énergie du système est limitée à la consommation d'électricité pour le fonctionnement des pompes et éventuellement des ventilateurs liés aux échangeurs air/eau. Enfin, le système de l'invention ne consomme pas d'eau souterraine et n'entraîne pas de pollution de l'eau souterraine de l'aquifère. Avantageusement, pendant la seconde période de temps t2, autant d'eau va être pompée que celle stockée pendant la première période de temps t1 afin de remettre la couche aquifère à une température sensiblement équivalente à la température d'origine. Figure 2 illustrates a step of restitution of the heat of the subsoil. Such a step occurs during a second period of time t2, that is to say during a heating period, typically in winters and mid-season (autumn or spring). The heat is restored CR to a heat-consuming entity 12 during the second time period t2. The consuming entity may be a building, for example a greenhouse 12A, a house 12B, and / or a residential, office, storage, industrial or commercial building 12C. Advantageously, the recovery exchanger 3 is positioned in the heat-consuming entity 12. In the case where the heat-consuming entity 12 uses a hot water heating system, the second heat exchanger 3 is advantageously of the heat exchanger type. water / water. For example, a known water / water heat exchanger is a conventional heat pump. In the case where the heat-consuming entity 12 uses a forced-air heating system, the second heat exchanger 3 is advantageously of the water / air exchanger type. For example, a known water / air exchanger is marketed by Fiwihex and described in patent EP 0 714 500. In the second time period t2, a heat recovery step in the aquifer layer , and a restitution step are implemented. The recovery step comprises the transfer of heat from the aquifer layer 5 to the surface 4. The second pump 10 is actuated and the warm fluid (of the order of 26 C) is pumped from the aquifer layer 5 to the 3. The stored heat CS is transferred from the aquifer layer 5 to the heat-consuming entity 12 via the recovery exchanger 3. Then, the cooled fluid (of the order of 13 C) is reinjected into the aquifer layer 5. In this way, the temperature of the aquifer layer 5 is decreased and the stored heat is restored CR to the heat-consuming entity 12 during the second time period t2. In this second period of time t2, the first fluid circuit 7 and the storage exchanger 2 are normally inactive. Thus, significant energy savings can be achieved with a lack of additional carbon dioxide emissions into the atmosphere by reusing the stored heat that would have been lost at an opportune time. In addition, the energy consumption of the system is limited to the electricity consumption for the operation of the pumps and possibly the fans connected to the air / water exchangers. Finally, the system of the invention does not consume groundwater and does not cause pollution of the underground water of the aquifer. Advantageously, during the second time period t2, as much water will be pumped as that stored during the first time period t1 in order to return the aquifer layer to a temperature substantially equivalent to the original temperature.
De plus, la chaleur réellement rejetée dans l'environnement, par exemple dans une rivière ou un fleuve, est réduite ce qui permet de maintenir la production de l'industrie concernée quelque soit la température extérieure principalement en été et de ne pas détériorer la flore et la faune de l'environnement. In addition, the heat actually released into the environment, for example in a river or river, is reduced which allows to maintain the production of the industry concerned whatever the outside temperature mainly in summer and not to deteriorate the flora and the wildlife of the environment.
A titre d'alternative (non représentée), la première pompe 8 et la seconde pompe 9 pourraient respectivement être intégrées à l'échangeur de stockage 2 et de restitution 3. Egalement, des pompes de levage (non représentées) pourraient être prévues en sous-sol 6 au niveau de l'aquifère, une première pompe de levage en relation avec le premier circuit fluidique 7 et une seconde en relation avec le second circuit fluidique 8. Dans l'exemple des Figures 1 et 2, le premier échangeur de stockage 2 et le second échangeur de restitution 3 sont couplés à la couche aquifère 5 par deux circuits fluidiques distincts 7 et 8. Néanmoins, à titre d'alternative (non représentée), le premier échangeur de stockage 2 et le second échangeur de restitution 3 pourraient être couplés à la couche aquifère 5 par un circuit fluidique unique. Dans ce cas, au moins une vanne serait prévue pour coupler la couche aquifère 5 au premier échangeur de stockage 2 ou au second échangeur de restitution 3 en fonction de la période de temps (stockage ou restitution). Alternatively (not shown), the first pump 8 and the second pump 9 could respectively be integrated in the storage exchanger 2 and refund 3. Also, lifting pumps (not shown) could be provided under -sol 6 at the aquifer, a first lift pump in relation to the first fluid circuit 7 and a second in relation to the second fluid circuit 8. In the example of Figures 1 and 2, the first storage exchanger 2 and the second heat exchanger 3 are coupled to the aquifer layer 5 by two separate fluid circuits 7 and 8. Nevertheless, as an alternative (not shown), the first storage heat exchanger 2 and the second heat exchanger 3 could be coupled to the aquifer layer 5 by a single fluid circuit. In this case, at least one valve would be provided for coupling the aquifer layer 5 to the first storage exchanger 2 or the second recovery exchanger 3 as a function of the period of time (storage or retrieval).
La Figure 3 représente de manière schématique une variante de réalisation du système selon l'invention hors d'une période de chauffe. Dans cette variante, la source de chaleur 11 est un co-générateur 11 D couplé à un digesteur 14 fournissant du biogaz. Le digesteur 14 a pour fonction de détruire notamment des déchets (par exemple issues des éleveurs de bétails, de l'industrie agroalimentaire, des boues d'épuration, etc....) tout au long de l'année. Typiquement, lors de la cogénération de biogaz, la chaleur est utilisée pendant la seconde période de temps t2 (période de chauffe - hivers) à travers un réseau de chauffage. Lors de la première période de temps t1 (hors période de chauffe - été), la chaleur est rejetée dans l'environnement. Dans l'exemple de la Figure 3, la cogénération génère un fluide à une température de l'ordre de 80 C à 95 C qui est transféré à un bassin de mixage 16 par l'intermédiaire d'un circuit fluidique primaire 15. Le bassin de mixage 16 constitue le moyen de réduction de la température du fluide. Il est positionné entre la source de chaleur 11 et l'échangeur de stockage de type eau/eau 2. Il permet de réduire la température de l'eau à une température permettant le stockage en aquifère, c'est-à-dire compatible avec la législation, par exemple inférieur à 30 C. Le bassin de mixage 16 est couplé à l'échangeur eau/eau 2 par l'intermédiaire d'un circuit fluidique intermédiaire 17. Finalement, une eau à une température de l'ordre de 28 C est injectée dans la couche aquifère 5. La chaleur stockée CS dans la couche aquifère 5 pourra être réutilisée lors de la période de chauffe suivante au travers d'un échangeur eau/eau ou d'un échangeur eau/air comme décrit précédemment. La variante de réalisation du système selon l'invention permet d'utiliser pratiquement complètement la chaleur produite par le co-générateur dans le but de la valoriser. En particulier, en période de chauffe, l'addition de la chaleur produite par le co-générateur et celle stockée dans l'aquifère permet de multiplier la capacité de chauffage pratiquement par un facteur deux. Dans certains pays, cela est particulièrement avantageux car la législation prévoit une prime à l'efficacité énergétique en fonction du taux de valorisation de la chaleur produite par le co-générateur. Le système et la méthode selon l'invention permettent de postuler à la totalité de la prime. Par conséquent, l'exploitant d'un co-générateur intégré au système de l'invention peut également obtenir un rendement optimisé en termes de vente d'électricité et de chaleur. Enfin, le système présenté ci-dessus permet de transformer le processus coûteux d'élimination des déchets en un processus générateur de revenus étendu à la fourniture d'électricité et de chaleur distribuable toute l'année. Figure 3 shows schematically an alternative embodiment of the system according to the invention out of a heating period. In this variant, the heat source 11 is a co-generator 11 D coupled to a digester 14 supplying biogas. The purpose of the digester 14 is to destroy, in particular, waste (for example from cattle farmers, the food industry, sewage sludge, etc.) throughout the year. Typically, during the cogeneration of biogas, the heat is used during the second period of time t2 (heating period - winters) through a heating network. During the first period of time t1 (excluding heating period - summer), the heat is released into the environment. In the example of FIG. 3, the cogeneration generates a fluid at a temperature of the order of 80.degree. C. to 95.degree. C. which is transferred to a mixing tank 16 via a primary fluid circuit 15. The pool mixer 16 is the means for reducing the temperature of the fluid. It is positioned between the heat source 11 and the water / water type storage exchanger 2. It makes it possible to reduce the temperature of the water to a temperature allowing storage in aquifer, that is to say compatible with the legislation, for example less than 30 C. The mixing tank 16 is coupled to the water / water heat exchanger 2 via an intermediate fluid circuit 17. Finally, a water at a temperature of the order of 28 C is injected into the aquifer layer 5. The stored heat CS in the aquifer layer 5 may be reused during the next heating period through a water / water heat exchanger or a water / air exchanger as described above. The alternative embodiment of the system according to the invention makes it possible to use almost completely the heat produced by the co-generator in order to enhance it. In particular, during the heating period, the addition of the heat produced by the co-generator and that stored in the aquifer makes it possible to multiply the heating capacity practically by a factor of two. In some countries, this is particularly advantageous because the legislation provides for an energy efficiency bonus based on the heat recovery rate produced by the co-generator. The system and the method according to the invention make it possible to apply to the entire premium. Consequently, the operator of a co-generator integrated in the system of the invention can also obtain an optimized efficiency in terms of the sale of electricity and heat. Finally, the system presented above transforms the costly process of waste disposal into a revenue-generating process extended to the supply of electricity and heat distributable throughout the year.
Les Figures et leurs descriptions faites ci-dessus illustrent l'invention plutôt qu'elles ne la limitent. En particulier, l'invention vient d'être décrite en relation avec des exemples particuliers de source de chaleur et d'entité consommatrice de chaleur. The figures and their descriptions made above illustrate the invention rather than limiting it. In particular, the invention has just been described in connection with particular examples of heat source and heat consuming entity.
Néanmoins, il est évident pour un homme du métier que l'invention peut être étendue à d'autres types de source de chaleur et d'entité consommatrice de chaleur. Nevertheless, it is obvious to one skilled in the art that the invention can be extended to other types of heat source and heat consuming entity.
L'exemple particulier de rejet d'eau chaude dans une rivière ou un fleuve présenté sur la Figure 1 et dans la description n'est pas limitatif. L'invention s'applique au rejet d'eau ou d'air chaud par l'industrie dans l'environnement (atmosphère, rivière, fleuve, mer, océan, égout, etc....). The particular example of hot water discharge in a river or river shown in Figure 1 and in the description is not limiting. The invention applies to the discharge of water or hot air by industry in the environment (atmosphere, river, river, sea, ocean, sewer, etc ....).
Bien que les Figures semblent montrer que les circuits fluidiques injectent et prélèvent de l'eau dans la couche aquifère à des profondeurs identiques, l'injection et le prélèvement pourront se faire à des profondeurs bien différentes. Les signes de références dans les revendications n'ont aucun caractère limitatif. Les verbes comprendre et comporter n'excluent pas la présence d'autres éléments que ceux listés dans les revendications. Le mot un précédant un élément n'exclue pas la présence d'une pluralité de tels éléments. Although the figures seem to show that the fluidic circuits inject and withdraw water into the aquifer at identical depths, the injection and the sampling can be done at very different depths. The reference signs in the claims are not limiting in nature. Verbs understand and include do not exclude the presence of elements other than those listed in the claims. The word one preceding an element does not exclude the presence of a plurality of such elements.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR0754155A FR2914404A1 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Heat storing and restoring system for e.g. residential building, has storage exchanger positioned between excess heat source and environment receiving heat, where stored heat provokes from recuperation of heat lost by heat source |
Applications Claiming Priority (1)
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FR0754155A FR2914404A1 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Heat storing and restoring system for e.g. residential building, has storage exchanger positioned between excess heat source and environment receiving heat, where stored heat provokes from recuperation of heat lost by heat source |
Publications (1)
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FR2914404A1 true FR2914404A1 (en) | 2008-10-03 |
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ID=38626829
Family Applications (1)
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FR0754155A Withdrawn FR2914404A1 (en) | 2007-03-30 | 2007-03-30 | Heat storing and restoring system for e.g. residential building, has storage exchanger positioned between excess heat source and environment receiving heat, where stored heat provokes from recuperation of heat lost by heat source |
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FR (1) | FR2914404A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2005830C2 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-11 | Kbng Architectuur Stedebouw Restauratie B V | METHOD FOR CLIMATE CONTROL, AND THEIR HEAT EXCHANGE SYSTEM THEREFOR. |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2270442A1 (en) * | 1974-05-07 | 1975-12-05 | Technip Cie | Energy storage, distribution and production system - stores water from power stations in underground lakes |
FR2346647A1 (en) * | 1975-11-13 | 1977-10-28 | Elf Aquitaine | Heat storage and recovery system - has circulation between wells in hot and cold areas of captive stratum |
EP1462736A1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-09-29 | Econcern BV | Method of storing and abstracting heat and cold in or from an aquifer |
-
2007
- 2007-03-30 FR FR0754155A patent/FR2914404A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2270442A1 (en) * | 1974-05-07 | 1975-12-05 | Technip Cie | Energy storage, distribution and production system - stores water from power stations in underground lakes |
FR2346647A1 (en) * | 1975-11-13 | 1977-10-28 | Elf Aquitaine | Heat storage and recovery system - has circulation between wells in hot and cold areas of captive stratum |
EP1462736A1 (en) * | 2003-03-25 | 2004-09-29 | Econcern BV | Method of storing and abstracting heat and cold in or from an aquifer |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL2005830C2 (en) * | 2010-12-08 | 2012-06-11 | Kbng Architectuur Stedebouw Restauratie B V | METHOD FOR CLIMATE CONTROL, AND THEIR HEAT EXCHANGE SYSTEM THEREFOR. |
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