FR3123419A1 - Echangeur de chaleur géothermique - Google Patents

Echangeur de chaleur géothermique Download PDF

Info

Publication number
FR3123419A1
FR3123419A1 FR2105740A FR2105740A FR3123419A1 FR 3123419 A1 FR3123419 A1 FR 3123419A1 FR 2105740 A FR2105740 A FR 2105740A FR 2105740 A FR2105740 A FR 2105740A FR 3123419 A1 FR3123419 A1 FR 3123419A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
tubes
heat exchanger
geothermal heat
air
tube
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2105740A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3123419B1 (fr
Inventor
Sylvain De Sa Costa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to FR2105740A priority Critical patent/FR3123419B1/fr
Publication of FR3123419A1 publication Critical patent/FR3123419A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3123419B1 publication Critical patent/FR3123419B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/17—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using tubes closed at one end, i.e. return-type tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Central Air Conditioning (AREA)

Abstract

Echangeur de chaleur géothermique (1) configuré pour être enterré verticalement dans le sol caractérisé en ce qu’il comporte au moins un tube (5) d’échange thermique pour la descente d’air et au moins un tube (5) de sortie pour la remontée d’air, les tubes (5) étant agencés parallèlement les uns à côté des autres, les tubes (5) étant ouverts à leurs deux extrémités, les parois externes des tubes (5) étant destinées à être en contact avec le remblai, une tête (7) fluidiquement connectée d’une part à des premières extrémités ouvertes des tubes (5) et d’autre part à une entrée d’air et à une sortie d’air de l’échangeur (1), et un collecteur de condensats (8) comportant un réceptacle commun (13) fluidiquement connecté aux deuxièmes extrémités ouvertes des tubes (5), à la base des tubes (5). Figure d’abrégé : Figure 1

Description

Echangeur de chaleur géothermique
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un échangeur de chaleur géothermique configuré pour être enterré verticalement dans le sol.
Arrière-plan technique
Un puits climatique permet de récupérer l’énergie du sous-sol pour réguler la température de l’air pouvant être insufflé dans un bâtiment, en faisant circuler l’air prélevé à l’extérieur dans un tube enterré horizontalement dans le sol, la température du sol étant très stable. Durant son passage dans le puits, l’air échange des calories ou des frigories avec le sol. L’air est ainsi utilisé comme fluide d’échange thermique avec le sol.
Les puits climatiques horizontaux prennent cependant une importante empreinte au sol et nécessitent de lourds travaux de terrassement, ce qui rend leur mise en œuvre difficile.
Une solution pour diminuer l’empreinte au sol consiste à utiliser des puits climatiques enfouis verticalement. La surface de terrain impactée peut ainsi être réduite à quelques mètres carrés et le volume de terre à terrasser peut également être réduit. Toutefois, pour que l’installation du puits climatique soit viable économiquement, il est nécessaire que les techniques de terrassement et de forage soient usuelles et relativement bon marché.
Un des buts de la présente invention est de proposer un échangeur de chaleur géothermique vertical amélioré.
A cet effet, l’invention a pour objet un échangeur de chaleur géothermique configuré pour être enterré verticalement dans le sol caractérisé en ce qu’il comporte :
- au moins un tube d’échange thermique pour la descente d’air et au moins un tube de sortie pour la remontée d’air, les tubes étant agencés parallèlement les uns à côté des autres, les tubes étant ouverts à leurs deux extrémités, les parois externes des tubes étant destinées à être en contact avec un remblai,
- une tête fluidiquement connectée d’une part à des premières extrémités ouvertes des tubes et d’autre part à une entrée d’air et à une sortie d’air de l’échangeur de chaleur géothermique, et
- un collecteur de condensats comportant un réceptacle commun fluidiquement connecté aux deuxièmes extrémités ouvertes des tubes, à la base des tubes.
La structure « en barillet » de l’échangeur de chaleur géothermique avec des tubes disposés les uns à côté des autres permet d’augmenter les surfaces d’échange entre le remblai et les tubes de descente d’air, en augmentant le nombre de tubes reçus dans une même cavité de puits, tout en permettant la récolte de l’ensemble des condensats à la base de l’échangeur par un collecteur commun. On obtient donc un débit d’air important avec un échangeur de chaleur géothermique compact permettant d’utiliser la technique de forage de type puits perdu qui est très répandue et donc maîtrisée et relativement bon marché.
L’échangeur de chaleur géothermique peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui sont décrites ci-après, prise seule ou en combinaison.
L’échangeur de chaleur géothermique comporte par exemple un nombre de tubes compris entre trois et vingt. Il y a par exemple un nombre pair de tubes avec autant de tubes d’échange thermique pour la descente d’air que de tubes pour la sortie d’air.
L’échangeur de chaleur géothermique peut aussi comporter moins de tubes de sortie pour la remontée d’air que de tubes d’échange thermique pour la descente d’air entrant. Il y a par exemple un seul tube de sortie de remontée d’air et plusieurs tubes d’échange thermique pour la descente d’air, par exemple entre deux et vingt.
Les tubes peuvent être agencés à égale distance du centre de l’échangeur de chaleur géothermique ou ils peuvent être répartis à différentes distances du centre, par exemple de manière homogène dans le remblai.
Selon un exemple d’agencement, les tubes d’échange thermique pour la descente d’air sont agencés d’un côté de l’échangeur de chaleur géothermique et les tubes de sortie pour la remontée d’air sont agencés de l’autre côté. Selon un autre exemple, il y a un tube de sortie, par exemple central, pour la sortie d’air et des tubes d’échange thermique (au moins deux) pour l’entrée d’air, périphériques au tube de sortie d’air.
L’échangeur de chaleur géothermique peut présenter des dimensions s’inscrivant dans une cavité de puits de diamètre inférieur à 2m50 et de longueur inférieure à 20mètres, telle qu’inférieure à 10mètres.
Les tubes d’échange thermique pour la descente d’air peuvent comporter chacun au moins une paroi de séparation interne formant au moins deux secteurs tubulaires adjacents dans le tube. La au moins une paroi de séparation est par exemple radiale. Les parois de séparation forment par exemple entre six et vingt secteurs tubulaires adjacents dans chaque tube d’échange thermique.
Les parois externes des tubes d’échange thermique peuvent former des pointes longitudinales, destinées à saillir latéralement dans le remblai. Les parois externes des tubes d’échange thermique forment par exemple entre dix et vingt pointes longitudinales par tube.
Les parois de séparation internes et les pointes longitudinales permettent d’augmenter les surfaces d’échange entre les tubes d’échange thermique et l’air et entre les tubes d’échange thermique et le remblai afin d’augmenter les performances thermiques de l’échangeur.
Alternativement, le(s) tube(s) d’échange thermique pour l’entrée d’air peu(ven)t être un(des) cylindre(s) droit(s).
Le tube de sortie pour la remontée d’air peut être un cylindre droit. Il peut présenter un diamètre supérieur à celui dans lequel s’inscrit le tube d’échange thermique pour l’entrée d’air.
Les tubes sont par exemple métalliques comme en aluminium, ou peuvent être des céramiques ou encore un polyéthylène de type PEHD, afin d’assurer un bon transfert thermique entre les tubes, l’air et le remblai et afin d’être réalisés dans un matériau acceptable du point de vue sanitaire. Les tubes peuvent être réalisés par extrusion.
Le collecteur de condensats peut comporter au moins un tube de nettoyage traversant la tête, une extrémité du tube de nettoyage communiquant avec un fond du réceptacle commun.
Le réceptacle commun du collecteur de condensats présente par exemple une forme évasée, par exemple conique, pour guider les condensats vers le fond du réceptacle.
La tête peut présenter un trou traversant de remblai pour remblayer l’échangeur de chaleur géothermique entre les tubes.
La tête peut comporter une paroi centrale de séparation, par exemple radiale dans le cas d’une tête cylindrique, pour séparer un volume d’entrée d’air communiquant avec l’entrée d’air et les tubes d’échange thermique pour la descente d’air et un volume de sortie d’air communiquant avec la sortie d’air et les tubes pour la sortie d’air.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
La montre une vue en perspective d’un échangeur de chaleur géothermique.
La montre une vue en perspective d’une tête de l’échangeur de chaleur géothermique de la , vue depuis la face supérieure.
La montre une vue en perspective de la tête de la , vue depuis la face inférieure.
La montre une vue en coupe transversale de la tête de la .
La montre une vue en coupe longitudinale d’un collecteur de condensats de l’échangeur de chaleur géothermique de la .
La montre une vue en coupe transversale d’un tube d’échange thermique pour la descente d’air entrant, selon une première variante de réalisation.
La montre une section transversale d’un tube d’échange thermique pour la descente d’air entrant, selon une deuxième variante de réalisation.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
On définit par supérieur, inférieur, latérale, les directions relatives à un échangeur de chaleur géothermique enterré verticalement dans le sol. La direction verticale (V) et le plan horizontal (L, T) sont représentés par rapport à l’échangeur de chaleur géothermique par le trièdre (L,V, T) sur la .
On entend par « en amont », un élément qui est placé avant un autre par rapport au sens de circulation de l’air. A contrario, on entend par « en aval », un élément placé après un autre par rapport au sens de circulation de l’air.
On désigne par « sol » ou « sous-sol » tout ce qui entoure l’échangeur de chaleur géothermique enterré, c’est-à-dire la terre, le remblai comme le béton ou autres matériaux.

Claims (12)

  1. Echangeur de chaleur géothermique (1) configuré pour être enterré verticalement dans le sol caractérisé en ce qu’il comporte :
    - au moins un tube (5) d’échange thermique pour la descente d’air et au moins un tube (5) de sortie pour la remontée d’air, les tubes (5) étant agencés parallèlement les uns à côté des autres, les tubes (5) étant ouverts à leurs deux extrémités, les parois externes des tubes (5) étant destinées à être en contact avec un remblai,
    - une tête (7) fluidiquement connectée d’une part à des premières extrémités ouvertes des tubes (5) et d’autre part à une entrée d’air (9) et à une sortie d’air (10) de l’échangeur de chaleur géothermique (1), et
    - un collecteur de condensats (8) comportant un réceptacle commun (13) fluidiquement connecté aux deuxièmes extrémités ouvertes des tubes (5), à la base des tubes (5).
  2. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte un nombre de tubes (5) compris entre trois et vingt.
  3. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente des dimensions s’inscrivant dans une cavité de puits de diamètre inférieur à 2m50 et de longueur inférieure à 20 mètres, telle qu’inférieure à 10 mètres.
  4. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes d’échange thermique (5) pour la descente d’air comportent chacun au moins une paroi de séparation (21) interne formant au moins deux secteurs tubulaires adjacents dans le tube (5).
  5. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la au moins une paroi de séparation (21) est radiale.
  6. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les parois de séparation (21) forment entre six et vingt secteurs tubulaires adjacents dans chaque tube (5).
  7. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois externes des tubes d’échange thermique (5) forment des pointes longitudinales (22), destinées à saillir latéralement dans le remblai.
  8. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les parois externes des tubes d’échange thermique (5) forment entre dix et vingt pointes longitudinales (22) par tube (5).
  9. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes (5) sont réalisés par extrusion.
  10. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le collecteur de condensats (8) comporte au moins un tube de nettoyage (15) traversant la tête (7), une extrémité du tube de nettoyage (15) communiquant avec un fond du réceptacle commun (13).
  11. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (7) présente un trou traversant de remblai (12) pour remblayer l’échangeur de chaleur géothermique (1) entre les tubes (5).
  12. Echangeur de chaleur géothermique (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête (7) comporte une paroi centrale de séparation (16) pour séparer un volume d’entrée d’air communiquant avec l’entrée d’air (9) et les tubes (5) d’échange thermique pour la descente d’air et un volume de sortie d’air communiquant avec la sortie d’air (10) et les tubes (5) pour la sortie d’air.
FR2105740A 2021-06-01 2021-06-01 Echangeur de chaleur géothermique Active FR3123419B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2105740A FR3123419B1 (fr) 2021-06-01 2021-06-01 Echangeur de chaleur géothermique

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2105740 2021-06-01
FR2105740A FR3123419B1 (fr) 2021-06-01 2021-06-01 Echangeur de chaleur géothermique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3123419A1 true FR3123419A1 (fr) 2022-12-02
FR3123419B1 FR3123419B1 (fr) 2023-08-25

Family

ID=76375345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2105740A Active FR3123419B1 (fr) 2021-06-01 2021-06-01 Echangeur de chaleur géothermique

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3123419B1 (fr)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52141263U (fr) * 1976-04-21 1977-10-26
JPH08184063A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Toshiba Corp 地中蓄熱装置
JP2006317055A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Nakamura Doboku Kk 地中熱交換器
US20080289795A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 James Hardin Geothermal heat exchanger
JP2014084857A (ja) * 2012-10-28 2014-05-12 Yasuharu Kawabata バイナリー発電システム
JP2015137846A (ja) * 2014-01-22 2015-07-30 株式会社 ▲高▼▲橋▼監理 新アース・ソーラーシステム

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52141263U (fr) * 1976-04-21 1977-10-26
JPH08184063A (ja) * 1994-12-28 1996-07-16 Toshiba Corp 地中蓄熱装置
JP2006317055A (ja) * 2005-05-11 2006-11-24 Nakamura Doboku Kk 地中熱交換器
US20080289795A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 James Hardin Geothermal heat exchanger
JP2014084857A (ja) * 2012-10-28 2014-05-12 Yasuharu Kawabata バイナリー発電システム
JP2015137846A (ja) * 2014-01-22 2015-07-30 株式会社 ▲高▼▲橋▼監理 新アース・ソーラーシステム

Also Published As

Publication number Publication date
FR3123419B1 (fr) 2023-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1872067A1 (fr) Sonde de captage de l'energie thermique du sol pour pompe a chaleur, et reseau de captage muni de telles sondes
FR2918086A1 (fr) Echangeur visse vertical enterre pour installation de chauffage ou de rafraichissement
CA2225508A1 (fr) Remblai allege
FR3123419A1 (fr) Echangeur de chaleur géothermique
FR2961223A1 (fr) Ensemble d'elevation pour chambres de stockage d'eau
CA2708046A1 (fr) Cuve de filtration d'un effluent
FR2837917A1 (fr) Echangeur de chaleur, notamment pour un vehicule automobile, constitue d'elements tubulaires empiles
WO2008122714A9 (fr) Amelioration aux echangeurs gaz/sol ou liquide/sol
EP3564453B1 (fr) Élément unitaire tridimensionnel destiné à combler un bassin enterré de rétention des eaux de pluie
FR2849878A1 (fr) Micropieu injectable visse autoforant
FR3071045A1 (fr) Systeme souterrain de stockage de chaleur pour installation de production de chauffage et/ou d'eau chaude sanitaire
BE1006482A4 (fr) Dispositif de garnissage pour installation de mise en contact de liquide et de gaz.
FR2918357A1 (fr) Citerne, en particulier citerne enterree
BE863944Q (fr) Procede de fabrication de murs de soutenement et elements pour la mise en oeuvre de ce procede
WO2019048651A1 (fr) Système de récupération de chaleur des eaux usées
WO2018025000A1 (fr) Dispositif de stockage d'énergie thermique
FR2925645A1 (fr) Element de circuit hydraulique de geothermie et utilisation
FR3060621A1 (fr) Regard avaloir a tubulure coudee
BE876763A (fr) Procede et dispositif de soutenement d'un edifice a partir d'une galerie souterraine.
FR2951200A1 (fr) Dispositif d'etayage des parois d'une tranchee
FR2817024A1 (fr) Systeme de capteur enterre pour pompe a chaleur
WO2020217038A1 (fr) Réservoir modulaire pour stocker un liquide et procédé d'assemblage d'un tel réservoir
EP0062577A1 (fr) Echangeur de chaleur comprenant une batterie de tubes
FR2889856A1 (fr) Colonne de visite pour conduite souterraine en pente
FR3080389A1 (fr) Dispositif de couveture et de dispersion d'un effluent sur une surface d'infiltration

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20221202

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4