LU83037A1

LU83037A1 - Dispositif pour l'introduction dans le sol d'echangeurs de chaleur en forme de tiges

Info

Publication number: LU83037A1
Application number: LU83037A
Authority: LU
Inventors: H Molsner
Original assignee: H Molsner
Priority date: 1979-12-28
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1981-03-27
Also published as: FR2472657A1; BE886823A

Description

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B. 74.225 Ft - AM

La presente invention concerne un dispositif pour 1 * introduction dans le sol d’échangeurs de chaleur en forme de tiges, par des trous que l'on peut pratiquer au cours d’un processus de forage.

Pour exploiter la chaleur du sol, il est connu d’introduire dans le sol, horizontalement, à une profondeur de 1 à 2 mètres , des conduits tubulaires servant d’échangeurs de chaleur. Comme, cependant, il faut introduire dans le sol des longueurs appréciables de con-; duits, on doit disposer à cette fin d’une surface rela- | tivement grande pour la mise en oeuvre du dispositif.

Par ailleurs, il y a l'inconvénient que lorsqu’il s’agit | d'installations de jardins déjà existantes, celles-ci j doivent être détruites lors de la pose des conduits.

i | De ce fait, on envisage de plus en plus d’enfoncer j les échangeurs de chaleur dans le sol verticalement ou | à peu près verticalement. On connaît à cette fin des échangeurs de chaleur en forme de tiges, d’une longueur d’environ 30 à 35 mètres. Ces échangeurs de chaleur travaillent en principe en système fermé. Un agent calo- j porteur s'écoule par un tuyau intérieur dans l’échangeur i | de chaleur et ressort par l'espace annulaire libre entre | deux tuyaux, en captant la chaleur du sol.

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Pour introduire dans le sol les échangeurs de chaleur en forme de tiges, on a utilisé le procédé de forage avec infection d’eau. A cette fin, on a retiré le tuyau intérieur de l’échangeur de chaleur et pourvu la pointe d’une tête d'injection ouverte équipée de pales. On admet d’en haut de l'eau sous pression dans le tuyau, tout en faisant tourner continuellement le système. Les débris de forage chassés librement dans le trou de forage s'échappent nécessairement avec l’eau, entre le terrain et la paroi extérieure du tuyau, vers le haut, et se répartissent sur la surface du sol.

L’inconvénient de ce procédé est qu'en chassant les débris de forage entre le terrain et la paroi du tuyau extérieur , on dégage un espace libre, ce qui conduit à 1 un mauvais contact entre le tuyau et le sol. Même lorsque l'on remplit par après cet espace libre, on ne peut pas toujours éviter la formation de cavernes ayant nécessairement pour effet une mauvaise transmission de la chaleur. D'autre part, il y a encore l'inconvénient que, dans le cas d'installations de jardins déjà terminées, celles-ci sont détruites par le véhicule de forage nécessaire, respectivement par la matière de forage qui se déverse * sur l'installation du jardin.

Le problème le plus important dans ce procédé réside cependant dans la réalisation de la parfaite étanchéité autour du tuyau à son extrémité inférieure, après qu'on l'ait enfoncé dans le sol.

Il s'agit là d'une opération coûteuse et prenant beaucoup de temps, et la parfaite étanchéité ne se prête -4- pas à un contrôle immédiat. Comme, lors de l'introduction du tuyau dans le sol, on fait tourner le tuyau, il fallait pour le rendre résistant à la torsion, donner à ce tuyau une épaisseur de paroi convenable, ce qui produit à nouveau une certaine inertie supplémentaire de la transmission de chaleur du sol à l'agent caloporteur qui s'écoule dans le tuyau.

L’invention avait donc pour but de procurer un dispositif qui éliminât les inconvénients et difficultés que l'on a décrits.

Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait que les trous peuvent être pratiqués par le procédé de sondage par battage d'un noyau central et par le fait que les échangeurs de chaleur en forme de tiges sont utilisés en même temps comme sondes à noyau battu.

Suivant ce procédé, il n'est besoin ni d'eau ni de véhicule de forage et, ce qui est particulièrement important, l'échangeur de chaleur que l'on peut installer de cette façon peut, dès l'abord, être fermé en bas, de sorte que le problème posé par lgfcréation ultérieure de l'étanchéité n'existe plus.

Comme, alors, les échangeurs de chaleur en forme de tiges qui demeurent dans le sol sont conformés en même temps comme sondes à noyau battu, il n'est nécessaire d'utiliser aucun appareillage spécial, comme il en faudrait autrement pour extraire du sol les sondes à noyau battu.

Dans une forme de réalisation judicieuse de l'invention, on propose que des échangeurs de chaleur en forme de tiges soient faits d’éléments individuels que l'on -5- peut appliquer les uns au bout des autres et relier entre eux, que l1élément placé le plus à l'avant soit muni d'une pointe de guidage et qu'on puisse coiffer d’une tête de battage, de manière amovible, par l'intermédiaire d'une pièce d’adaptation, l'extrémité postérieure des éléments dans chaque processus de battage.

Avantageusement, les moyens d'assemblage de deux éléments sont conformés de telle sorte qu'il n’apparaisse dans la région d'assemblage aucun accroissement du diamètre extérieur de l’échangeur de chaleur en forme de tige. Cela est nécessaire pour avoir un bon contact entre le sol et l’échangeur de chaleur. Autrement, lors du battage dans le sol de l'échangeur de chaleur en forme de tige, le trou serait agrandi en fonction de la surépaisseur et il demeurerait sur la longueur restante un intervalle d’air qui produirait une plus mauvaise transmission de chaleur.

Une réalisation judicieuse consiste en ce que, pour assembler les différents éléments les uns aux autres, leurs extrémités sont réalisées en pièces coniques filetées qui créent leur étanchéité d’elles-mêmes.

Ordinairement, pour l'enfoncement des sondes à noyau battu, on met en oeuvre des appareils de battage mécaniques. Pour pouvoir employer ces outils de battage ici aussi, on propose, suivant un développement de l'invention, de réaliser la tête de battage de telle sorte qu’on puisse y raccorder le mouton d’un appareil de battage de genre connu.

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Les appareils de battage sont relativement lourds. Pour éviter de devoir les soulever de toute leur hauteur a la main lors de chaque adaptation d'élément nouveau, on propose, suivant un développement de l'invention, que l'appareil de battage soit monté de manière à pouvoir être déplacé verticalement sur une construction à mâts mobile dans un moyen de guidage obligé et qu'on utilise un treuil pour relever verticalement l'appareil de battage.

Judicieusement, on monte la construction à mâts .sur un pieu support enfoncé dans le sol.

On exposera l'invention ci-après sur un exemple de forme de réalisation représenté aux dessins joints au présent mémoire, sur lesquels on voit, en 1 - figure 1, une vue d'ensemble en élévation du dispositif selon l'invention; - figure 2, les moyens d'assemblage de deux éléments; - figure 3, la construction à mâts suivant la coupe a - a.

Sur les figures 1,2 et 3, les mêmes parties sont désignées par les mêmes numéros de référence. A la figure 1, on a désigné par 1 l'échangeur de chaleur en forme de tige composé des éléments 2 et 3 reliés l'un à l'autre par les moyens d'assemblage 4. 5 désigne la pointe de guidage et 6 l'adaptateur au moyen duquel on fixe la tête de battage, chaque fois, à l'extrémité de l'élément à enfoncer. L'appareil de battage 8 dont le mouton 9 porte sur la tête de battage 7 est retenu par un bras 11 susceptible de se déplacer verticalement par rapport à i ; une construction à mâts 10. 12 désigne un treuil dont le -7- i câble 13 est relié à l'appareil de battage 8 en passant sur les poulies 14 et 15. La construction à mâts 10 est portée par un pieu support 16 qu'on a battu dans le sol 17 A la figure 2, on a représenté en détail les moyens d'assemblage 4. Les éléments individuels des échangeurs de chaleur en forme de tiges 1 sont pourvus à une extrémité d'un filet extérieur conique 18 et comportent de l'autre côté un taraudage conique 19 correspondant, de sorte qu'on puisse assembler par vissage les éléments individuels, chaque fois. Cette conformation conique permet qu'il ne soit pas nécessaire d'avoir un épaississement des éléments dans cette région et fait que, dans les zones où les éléments sont entaillés,aussi, il y ait encore une résistance suffisante des éléments tubulaires à assembler.

A la figure 3, la construction à mâts 10 est représentée suivant la coupe a - a. Elle est formée de deux pro filés formant un cadre en forme de K dans lequel le bras 11 peut se déplacer à l'aide des galets 22 et 23.

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Claims

1. Dispositif pour 1 *introduction dans le sol d'échangeursde chaleur en forme de tiges, par des trous que l'on peut pratiquer dans un processus de forage, caractérisé en ce que les trous peuvent être pratiqués suivant le processus de sondage par battage d'un noyau et en ce qu'on utilise les échangeurs de chaleur (1) en forme de tiges en même temps comme sondes à noyau battu ·

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur (1) en forme d tiges sont constitués d'éléments (2,3) individuels que l'on peut appliquer les uns au bout des autres et relier entre eux ; en ce que l'élément (2) placé le plus à l'avant est muni d'une pointe de guidage (5) et en ce qu'on peut coiffer d'une tête de battage (7), de manière amovible, par l'intermédiaire d'une pièce d'adaptation (6), l'extrémité postérieure des éléments (2,3) pendant chaque processus de battage.

3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens d'assemblage (4) de dem | * éléments (2,3) sont conformés en sorte qu’il n'apparaisse ' dans la région d'assemblage, aucun accroissement du dia mètre extérieur de l'échangeur de chaleur (1) en forme de tige.

4. Dispositif suivant la revendication 3, carac- ! térisé en ce que pour assembler les différents éléments (2,3) les uns aux autres, leurs extrémités sont réali- \ I sées en pièces coniques filetées (18,19) qui créent leur \ étanchéité d'elles-mêmes. ! i t ! j -9-

5. Dispositif suivant les revendications 1 à 4, ! caractérisé en ce que la tête de battage (7) est conformée de telle sorte qu’on puisse y raccorder le mouton (9) d’un appareil de battage (8) de genre connu.

6, - Dispositif suivant la revendication 5» caractérisé en ce que l’appareil de battage (8) est monté de manière à pouvoir être déplacé verticalement sur une construction à mâts mobile, dans un moyen de guidage obligé, et en ce que, pour relever verticalement l’appareil de battage (8), on utilise un treuil.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la construction à mâts (10) peut être montée sur un pieu support (16) que l’on peut enfoncer dans le sol (17)·