WO2009112700A2 - Method and device for cooling using water from subsea depths as a cold source - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and a cooling device using water from the depths of oceans, seas or lakes as a cold source. It applies in particular, but not exclusively, to the production of a stream of cooled water that can be used to cool rooms.
  • the seawater thus sucked passes into the primary circuit of an exchanger and is then discharged into the sea.
  • the seawater exchanges heat with the secondary circuit of the exchanger, which can for example connected to an air conditioning system.
  • the invention therefore more particularly aims to overcome these drawbacks by proposing a method and a device that allow a heat exchange between a coolant circulating in closed circuit and the water located at a depth corresponding to a desired temperature, for example to a depth of 1000 meters at which the temperature of the oceans oscillates on average between 3 and 5 0 C.
  • the use of a forced circulation in closed circuit makes it possible to push back the "limit of aspiration" which one can define as the threshold of maximum suction power before which the liquid vaporizes, and thus to use piping with a small inside diameter.
  • the invention proposes a cooling method, characterized in that it comprises producing a closed-loop coolant circuit by implementing the following steps:
  • thermal device at the site that it is desired to cool, this thermal device possibly comprising at least one fan coil;
  • these conduits may have an internal diameter of less than 60 centimeters and preferably between 10 and 25 centimeters.
  • the circulating device of said heat transfer fluid is included on or in the descending pipe, namely the duct in which the coolant flows to the immersed heat exchanger.
  • Figure 1 is a schematic representation of the device for implementing the method according to the invention.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the thermal device of the device for implementing the method according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic representation of a tank of frigories being bypassed through a bypass duct comprising two nonreturn valves.
  • Figures 4.a and 4.b are a schematic representation of a submerged heat exchanger respectively comprising a tubular element and a tubular element associated with a pump.
  • the device for implementing the method according to the invention comprises a closed-loop heat transfer fluid circuit comprising in particular:
  • a heat exchanger 2 which may be in particular but not exclusively of the tube and calender type.
  • this heat exchanger 2 comprises many metal tubes in which circulates the heat transfer fluid to be cooled, the tubes bathed in the water in which the exchanger 2 is immersed, which allows to create a thermal contact over a large area between the heat transfer fluid to be cooled and the water.
  • This heat exchanger 2 in this case is immersed to a depth at which the temperature of the water is at a first level, this temperature being sufficiently low to cause a cooling of the heat transfer fluid to a desired temperature, in order to allow operation effective thermal device 1;
  • the respective lower end of each of these ducts 3, 4 is connected to said heat exchanger 2 while their respective upper end is connected to the thermal device 1;
  • the thermal device 1 may comprise at least one fan coil connected to an ice-water plant 1 "so as to constitute an ice-water loop connected to said supply pipes and 3, 4 (not shown) More specifically, this thermal device 1 comprises in this case four fan coils arranged in parallel, each fan coil being connected respectively at the input and at the output by a branch of an "upstream” duct 21 and a “downstream” duct 22 of the chilled water loop 20. These "upstream” and “downstream” ducts 22 are connected to the inlet and the outlet of said central unit. 'water 1 "ice that allows to maintain or lower the temperature of the water flowing in the loop 20, the latter thus allowing for example to transfer frigories of ice water in the air of a room to be air-conditioned.
  • a cooling device shaped and dimensioned so as to be able to respond to consumption peaks, and which operates in degraded mode the rest of the time;
  • a cooling device shaped and dimensioned so as to be able to respond to an average consumption, this cooling device comprising a frigory storage system making it possible to cope with the peaks of demand.
  • this storage device may consist of a reservoir of a fluid such as water, the temperature of which is lowered by using the "excess night cold", the chilled water of this tank being used in order to satisfy the peaks of diurnal demands of cold production.
  • a fluid such as water
  • this reservoir is preferably divided into horizontal strata by means of semi-permeable plates in order to allow the water contained in this reservoir to be distributed in stratified layers, each layer having a level of temperature and the coldest layers remaining in the lower part of the tank, the latter being connectable to said thermal device 1.
  • the coldest layers of this reservoir may for example be fed with chilled water, preferably at night, in the depths.
  • this storage device may consist of a tank disposed on the surface and comprising a fluid whose solidification temperature is within a determined range, for example between 8 ° and 10 ° C.
  • a fluid whose solidification temperature is within a determined range, for example between 8 ° and 10 ° C.
  • this solidification temperature for example, a temperature close to 0 ° C.
  • the heat transfer fluid circuit may comprise at least one branch circuit that may comprise valves or valves, which allows the coolant to bypass the passage in said tank when it is not considered necessary to have a reserve of frigories.
  • the reservoir 40 is bypassed by means of a bypass duct 11 comprising two nonreturn valves and at the outlet of said bypass duct 11, these valves 12 which are oriented in an opposite direction may be of the spring type.
  • said fluid may be included in the reservoir, may be a fatty acid of general formula CH 3 - (CH 2) n - COOH (where n is from 2 to 16), such as in particular lauric acid , myristic acid, stearic acid, or a mixture of fatty acids for fixing the melting temperature at a determined value (s).
  • each exchanger 2 is made of cupronickel (CuNiIO) and is of tubular type, this exchanger 2 then comprising an array of substantially parallel tubes shaped and arranged to allow the coolant to circulate more slowly than in the supply duct 3 and return 4, which results in an increase in the heat exchange time between the coolant and the seawater in which the exchanger 2 is immersed.
  • CuNiIO cupronickel
  • the exchanger 2 may be "controlled convection".
  • this exchanger 2 may comprise a tubular element 30, in this case vertically oriented, in the interior space of which coaxially extend the metal tubes or the coil of said exchanger 2.
  • the immersed exchanger 2 can be "forced convection" and then additionally comprises a means such as a circulation pump 31 which makes it possible to optimize even more the energy efficiency of said exchangers 2.
  • Each exchanger 2 can thus be of the "natural convection” type, or “controlled convection”, or “forced convection” type.
  • each exchanger 2 may be hybrid and consist of the combination of several of said types of exchanger 2.

Abstract

The present invention relates to a cooling method, characterized in that it comprises setting up a closed-loop circuit of heat-transfer fluid by carrying out the following steps: installing at least one heat device (1) at the site that it is desired to cool; immersing at least one heat exchanger (2) at a subsea depth at which the water temperature is at a first level; and connecting the heat device (1) and the exchanger (2) by means of two ducts, a supply duct (3) and a return duct (4), at least one of said ducts (3, 4) being equipped with at least one device (5) for circulating a heat-transfer fluid.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT UTILISANT L'EAU DES PROFONDEURS SOUS - MARINES EN TANT QUE SOURCE FROIDE METHOD AND APPARATUS FOR COOLING USING UNDERWATER DEPTH WATER AS COLD SOURCE
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de refroidissement utilisant l'eau des profondeurs des océans, des mers ou des lacs en tant que source froide. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à la production d'un flux d'eau refroidie pouvant être utilisé pour climatiser des locaux.The present invention relates to a method and a cooling device using water from the depths of oceans, seas or lakes as a cold source. It applies in particular, but not exclusively, to the production of a stream of cooled water that can be used to cool rooms.
D'une façon générale, on sait qu'il existe déjà des installations de refroidissement utilisant des échangeurs thermiques raccordés à un dispositif permettant de pomper de l'eau de mer à une profondeur sous - marine correspondant à une température recherchée, au moyen d'une pompe connectée à un tuyau partiellement immergé.In general, it is known that there are already cooling installations using heat exchangers connected to a device for pumping seawater to a submarine depth corresponding to a desired temperature, by means of a pump connected to a partially submerged pipe.
L'eau de mer ainsi aspirée passe dans le circuit primaire d'un échangeur pour être ensuite rejetée dans la mer. Au passage dans ce circuit primaire, l'eau de mer échange des calories avec le circuit secondaire de l'échangeur, lequel peut être par exemple raccordé à une installation de climatisation.The seawater thus sucked passes into the primary circuit of an exchanger and is then discharged into the sea. When passing through this primary circuit, the seawater exchanges heat with the secondary circuit of the exchanger, which can for example connected to an air conditioning system.
On sait par ailleurs que la mise en œuvre de cette solution nécessite d'utiliser des tuyaux présentant un diamètre minimal, à savoir généralement des tuyaux ayant au moins 60 centimètres de diamètre interne. En effet, le pompage par aspiration d'un liquide dans un tuyau provoque, en raison des pertes de charge, une diminution de la pression et donc de la température de vaporisation de ce liquide, la température de vaporisation d'un liquide circulant dans un tuyau étant proportionnelle à la pression de ce liquide. Or, la vaporisation du liquide n'est pas souhaitable en raison notamment du phénomène induit de cavitation qui altère la structure des équipements. Ainsi, afin d'éviter la vaporisation indésirable d'un liquide circulant dans une tuyauterie, on utilise des tuyaux présentant un diamètre minimal de manière à réduire les pertes de charge qui dépendent notamment de la surface de frottement du liquide avec la paroi interne du tuyau.It is also known that the implementation of this solution requires the use of pipes having a minimum diameter, namely generally pipes having at least 60 centimeters in internal diameter. Indeed, the pumping by suction of a liquid in a pipe causes, due to pressure losses, a decrease in the pressure and therefore the vaporization temperature of this liquid, the vaporization temperature of a liquid flowing in a pipe being proportional to the pressure of this liquid. However, the vaporization of the liquid is undesirable, particularly because of the induced cavitation phenomenon which alters the structure of the equipment. Thus, in order to avoid the undesirable vaporization of a liquid circulating in a pipe, pipes having a minimum diameter are used so as to reduce the pressure drops which depend in particular on the friction surface of the liquid with the inner wall of the pipe. .
Cependant, l'utilisation de "gros" tuyaux pour ce type d'applications présente notamment les inconvénients suivants :However, the use of "big" pipes for this type of application has the following drawbacks:
• une infrastructure lourde et chère est rendue nécessaire pour leur transport et/ou leur installation ;• heavy and expensive infrastructure is required for transportation and / or installation;
• ils se présentent sous forme de barres, ayant généralement une longueur de 12 mètres, qu'il faut souder sur place ;• They are in the form of bars, generally 12 meters long, which must be welded on site;
• leurs coûts de fabrication et/ou de transport et/ou de pose élevés augmentent le seuil de rentabilité du dispositif.• their high manufacturing and / or transport and / or installation costs increase the break-even point of the device.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif qui permettent un échange thermique entre un fluide caloporteur circulant en circuit fermé et l'eau située à une profondeur correspondant à une température recherchée, par exemple à une profondeur de 1000 mètres à laquelle la température des océans oscille en moyenne entre 3 et 5 0C. L'usage d'une circulation forcée en circuit fermé permet de repousser la "limite d'aspiration" que l'on peut définir comme le seuil de puissance d'aspiration maximale avant lequel le liquide ne se vaporise, et donc d'utiliser une tuyauterie présentant un petit diamètre intérieur. À cet effet, l'invention propose un procédé de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comprend la réalisation d'un circuit de fluide caloporteur en boucle fermée par la mise en œuvre des étapes suivantes :The invention therefore more particularly aims to overcome these drawbacks by proposing a method and a device that allow a heat exchange between a coolant circulating in closed circuit and the water located at a depth corresponding to a desired temperature, for example to a depth of 1000 meters at which the temperature of the oceans oscillates on average between 3 and 5 0 C. The use of a forced circulation in closed circuit makes it possible to push back the "limit of aspiration" which one can define as the threshold of maximum suction power before which the liquid vaporizes, and thus to use piping with a small inside diameter. For this purpose, the invention proposes a cooling method, characterized in that it comprises producing a closed-loop coolant circuit by implementing the following steps:
• l'installation d'au moins un dispositif thermique sur le site que l'on souhaite refroidir, ce dispositif thermique pouvant comprendre au moins un ventilo - convecteur ;The installation of at least one thermal device at the site that it is desired to cool, this thermal device possibly comprising at least one fan coil;
• l'immersion d'au moins un échangeur thermique à une profondeur à laquelle la température de l'eau se situe à un premier niveau qui correspond à la température désirée ; • le raccordement du dispositif thermique et de l'échangeur thermique par l'intermédiaire de deux conduits respectivement d'amenée et de retour d'un fluide caloporteur, l'un au moins desdits conduits étant équipé d'au moins un dispositif de circulation dudit fluide caloporteur.• immersing at least one heat exchanger at a depth at which the water temperature is at a first level which corresponds to the desired temperature; Connecting the thermal device and the heat exchanger by means of two conduits respectively for supplying and returning a heat-transfer fluid, at least one of said ducts being equipped with at least one circulation device of said coolant.
De cette manière et de façon avantageuse, on obtient dans le circuit en boucle fermée, un équilibre hydrodynamique qui permet de repousser la "limite d'aspiration" et d'utiliser ainsi de plus "petits" conduits d'amenée et de retour.In this way and advantageously, in the closed-loop circuit, a hydrodynamic equilibrium is obtained which makes it possible to push back the "suction limit" and thus to use more "small" supply and return ducts.
Ainsi, ces conduits pourront présenter un diamètre interne inférieur à 60 centimètres et de préférence compris entre 10 et 25 centimètres.Thus, these conduits may have an internal diameter of less than 60 centimeters and preferably between 10 and 25 centimeters.
L'utilisation de "petits" conduits du type susdit présente notamment les avantages suivants :The use of "small" conduits of the aforementioned type has the following advantages:
• ils peuvent être présentés sous forme de rouleaux de 100 mètres de longueur, ce qui simplifie leur transport et plus généralement leur déplacement ;• they can be presented in rolls of 100 meters in length, which simplifies their transport and more generally their displacement;
• ils sont plus facilement manipulables par les opérateurs ;• they are easier to manipulate by the operators;
• ils nécessitent pour leur pose des moyens nautiques (tels que des barges de transport de marchandise, des bateaux de pêche) souvent présents sur le site d'installation et donc bon marché ; • le dispositif nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé peut être installé à un prix raisonnable, ce qui permet de rendre cette technologie accessible à des consommateurs "moyens" (tels que des hôtels).• they require for their installation nautical means (such as cargo barges, fishing boats) often present on the installation site and therefore cheap; • the necessary device for the implementation of the process can be installed at a reasonable price, which makes this technology accessible to "average" consumers (such as hotels).
De préférence, le dispositif de circulation dudit fluide caloporteur est compris sur ou dans le conduit descendant à savoir, le conduit dans lequel le fluide caloporteur circule vers l'échangeur thermique immergé.Preferably, the circulating device of said heat transfer fluid is included on or in the descending pipe, namely the duct in which the coolant flows to the immersed heat exchanger.
En outre, de manière avantageuse, la mise en oeuvre du procédé selon l'invention permet notamment de bénéficier des avantages suivants :In addition, advantageously, the implementation of the method according to the invention makes it possible in particular to benefit from the following advantages:
• la maintenance de cet échangeur est extrêmement réduite voire inexistante ;• the maintenance of this exchanger is extremely reduced or non-existent;
• l'exploitation de l'invention ne dégrade pas l'environnement en effet, les solutions de l'état de la technique nécessitent de "nettoyer" périodiquement les conduits en injectant une solution chlorée qui se retrouvera immanquablement dans l'environnement marin or, une boucle fermée permet d'éviter cette pollution ;• the exploitation of the invention does not degrade the environment indeed, the solutions of the state of the art require periodically "clean" the ducts by injecting a chlorine solution which will inevitably be found in the marine environment gold, a closed loop avoids this pollution;
• l'installation, l'exploitation et la maintenance de l'invention sont simplifiées.The installation, operation and maintenance of the invention are simplified.
Des modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :Embodiments of the invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the accompanying drawings, in which:
La figure 1 est une représentation schématique du dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.Figure 1 is a schematic representation of the device for implementing the method according to the invention.
La figure 2 est une représentation schématique du dispositif thermique du dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention. La figure 3 est une représentation schématique d'un réservoir de frigories faisant l'objet d'une dérivation grâce à un conduit de dérivation comprenant deux clapets anti - retour.FIG. 2 is a schematic representation of the thermal device of the device for implementing the method according to the invention. Figure 3 is a schematic representation of a tank of frigories being bypassed through a bypass duct comprising two nonreturn valves.
Les figures 4.a et 4.b sont une représentation schématique d'un échangeur immergé comprenant respectivement un élément tubulaire et un élément tubulaire associé à une pompe.Figures 4.a and 4.b are a schematic representation of a submerged heat exchanger respectively comprising a tubular element and a tubular element associated with a pump.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention comprend un circuit de fluide caloporteur en boucle fermée comportant notamment :In the example shown in FIG. 1, the device for implementing the method according to the invention comprises a closed-loop heat transfer fluid circuit comprising in particular:
• un dispositif thermique 1 situé sur le site que l'on souhaite refroidir ;A thermal device 1 located on the site that it is desired to cool;
• un échangeur thermique 2 pouvant être notamment mais non exclusivement du type à tubes et calandres. Dans ce cas, cet échangeur thermique 2 comprend de nombreux tubes métalliques dans lesquels circule le fluide caloporteur à refroidir, les tubes baignant dans l'eau dans laquelle l'échangeur 2 est immergé, ce qui permet de créer un contact thermique sur une grande surface entre le fluide caloporteur à refroidir et l'eau. Cet échangeur thermique 2 en l'espèce est immergé à une profondeur à laquelle la température de l'eau se situe à un premier niveau, cette température étant suffisamment basse pour entraîner un refroidissement du fluide caloporteur à une température souhaitée, afin de permettre un fonctionnement efficace du dispositif thermique 1;A heat exchanger 2 which may be in particular but not exclusively of the tube and calender type. In this case, this heat exchanger 2 comprises many metal tubes in which circulates the heat transfer fluid to be cooled, the tubes bathed in the water in which the exchanger 2 is immersed, which allows to create a thermal contact over a large area between the heat transfer fluid to be cooled and the water. This heat exchanger 2 in this case is immersed to a depth at which the temperature of the water is at a first level, this temperature being sufficiently low to cause a cooling of the heat transfer fluid to a desired temperature, in order to allow operation effective thermal device 1;
• un conduit d'amenée 3 et un conduit de retour 4 partiellement immergés, ces conduits 3, 4 ayant en l'espèce un "petit" diamètre interne à savoir, de préférence, un diamètre interne inférieur à 30 centimètres. L'extrémité inférieure respective de chacun de ces conduits 3, 4 est reliée audit échangeur thermique 2 tandis que leur extrémité supérieure respective est reliée au dispositif thermique 1 ; • au moins un dispositif de circulation 5 du fluide caloporteur, tel qu'une pompe, ce circulateur 5 étant compris sur ou dans l'un desdits conduits d'amenée 3 ou de retour 4 ; plus précisément, ce dispositif de circulation 5 du fluide calporteur est compris préférentiellement sur ou dans le conduit descendant afin que le fluide caloporteur soit puisé et non aspiré.• A supply duct 3 and a return duct 4 partially immersed, these ducts 3, 4 having in this case a "small" internal diameter, preferably an internal diameter of less than 30 centimeters. The respective lower end of each of these ducts 3, 4 is connected to said heat exchanger 2 while their respective upper end is connected to the thermal device 1; At least one circulation device 5 for the coolant, such as a pump, this circulator 5 being included on or in one of said conduits; feed 3 or return 4; more specifically, this circulation device 5 of the heat transfer fluid is preferably included on or in the descending pipe so that the heat transfer fluid is pulsed and not sucked.
Ainsi, dans le cas d'un refroidissement d'un site, par exemple en été, sous l'effet de l'action du dispositif de circulation 5, le fluide caloporteur présent dans le circuit circule successivement :Thus, in the case of a cooling of a site, for example in summer, under the effect of the action of the circulation device 5, the coolant present in the circuit circulates successively:
• dans le dispositif thermique 1 où il absorbe des calories du milieu ambiant et en conséquence il s'échauffe (température haute) ;• in the thermal device 1 where it absorbs calories from the environment and therefore it heats up (high temperature);
• dans le conduit de retour 4 dans lequel il est puisé et où il se refroidit progressivement en cédant une fraction des calories qu'il a absorbées dans le dispositif thermique 1 ;• in the return duct 4 in which it is drawn and where it cools progressively by yielding a fraction of the calories that it has absorbed in the thermal device 1;
• dans l'échangeur immergé 2 où il cède la fraction restante des calories qu'il a absorbées en se refroidissant pour atteindre la basse température désirée (qui est très proche de la température de l'eau à la profondeur à laquelle l'échangeur 2 est immergé) ;• in the immersed exchanger 2 where it gives up the remaining fraction of the calories that it has absorbed by cooling to reach the desired low temperature (which is very close to the water temperature at the depth at which the exchanger 2 is immersed);
• dans le conduit d'amenée 3 qui peut être entouré par une gaine isolante afin de maintenir constante sa température interne et d'éviter ainsi son réchauffement au contact de couches d'eau de mer moins profondes et donc plus chaudes.• in the supply duct 3 which can be surrounded by an insulating sheath in order to maintain its internal temperature constant and thus prevent its warming on contact with layers of shallower and therefore warmer seawater.
Tel que cela est représenté sur la figure 2, le dispositif thermique 1 peut comprendre au moins un ventilo - convecteur l' relié à une centrale à eau glacée 1" afin de constituer une boucle d'eau glacée 20 connectée auxdits conduits d'amenée et de retour 3, 4 (non représentés). Plus précisément, ce dispositif thermique 1 comprend en l'espèce quatre ventilo - convecteurs l' disposés en parallèle, chaque ventilo - convecteur l' étant relié respectivement en entrée et en sortie par une branche d'un conduit « amont » 21 et d'un conduit « aval » 22 de la boucle d'eau glacée 20. Ces conduits « amont » 21 et « aval » 22 sont connectés à l'entrée et à la sortie de ladite centrale d'eau glacée 1" qui permet de maintenir voire de baisser la température de l'eau circulant dans la boucle 20, cette dernière permettant ainsi par exemple de transférer les frigories de l'eau glacée dans l'air d'une pièce à climatiser.As shown in FIG. 2, the thermal device 1 may comprise at least one fan coil connected to an ice-water plant 1 "so as to constitute an ice-water loop connected to said supply pipes and 3, 4 (not shown) More specifically, this thermal device 1 comprises in this case four fan coils arranged in parallel, each fan coil being connected respectively at the input and at the output by a branch of an "upstream" duct 21 and a "downstream" duct 22 of the chilled water loop 20. These "upstream" and "downstream" ducts 22 are connected to the inlet and the outlet of said central unit. 'water 1 "ice that allows to maintain or lower the temperature of the water flowing in the loop 20, the latter thus allowing for example to transfer frigories of ice water in the air of a room to be air-conditioned.
En outre, on sait que les demandes de production de chaleur et de froid varient en fonction des saisons, des conditions climatiques, mais aussi des heures de la journée. Ainsi, il existe des pics et des creux de consommation.In addition, it is known that the demands of heat and cold production vary according to the seasons, the climatic conditions, but also the hours of the day. Thus, there are peaks and troughs of consumption.
Afin de répondre de manière satisfaisante à ces variations de la demande, il est possible d'utiliser :In order to respond satisfactorily to these variations in demand, it is possible to use:
• un dispositif de refroidissement selon l'invention, conformé et dimensionné de manière à pouvoir répondre aux pics de consommation, et qui fonctionne en mode dégradé le reste du temps ; ouA cooling device according to the invention, shaped and dimensioned so as to be able to respond to consumption peaks, and which operates in degraded mode the rest of the time; or
• un dispositif de refroidissement selon l'invention, conformé et dimensionné de manière à pouvoir répondre à une consommation moyenne, ce dispositif de refroidissement comprenant un système de stockage de frigories permettant de faire face aux pics de demande.A cooling device according to the invention, shaped and dimensioned so as to be able to respond to an average consumption, this cooling device comprising a frigory storage system making it possible to cope with the peaks of demand.
Selon une variante d'exécution de l'invention, ce dispositif de stockage peut consister en un réservoir d'un fluide tel que de l'eau, dont la température est abaissée en utilisant « le froid excédentaire nocturne », l'eau glacée de ce réservoir étant utilisée afin de satisfaire les pics de demandes diurnes de production de froid.According to an alternative embodiment of the invention, this storage device may consist of a reservoir of a fluid such as water, the temperature of which is lowered by using the "excess night cold", the chilled water of this tank being used in order to satisfy the peaks of diurnal demands of cold production.
Selon cette variante d'exécution de l'invention, ce réservoir est préférentiellement divisé en strates horizontales au moyen de plaques semi - perméables afin de permettre à l'eau contenue dans ce réservoir de se répartir par couches stratifiées, chaque couche ayant un niveau de température déterminé et les couches les plus froides demeurant dans la partie basse du réservoir, ce dernier pouvant être connecté audit dispositif thermique 1. Les couches les plus froides de ce réservoir peuvent être par exemple alimentées par de l'eau refroidie, de préférence la nuit, dans les profondeurs.According to this alternative embodiment of the invention, this reservoir is preferably divided into horizontal strata by means of semi-permeable plates in order to allow the water contained in this reservoir to be distributed in stratified layers, each layer having a level of temperature and the coldest layers remaining in the lower part of the tank, the latter being connectable to said thermal device 1. The The coldest layers of this reservoir may for example be fed with chilled water, preferably at night, in the depths.
Selon une autre variante d'exécution de l'invention, ce dispositif de stockage peut consister en un réservoir disposé en surface et comprenant un fluide dont la température de solidification est comprise dans un intervalle déterminé, par exemple entre 8° et 10° C. De cette manière, le passage d'un flux d'eau glacée dans ce réservoir, dont la température est inférieure à cette température de solidification (par exemple, une température proche de 0° C), permet de provoquer une solidification dudit fluide, ce changement de phase entraînant une restitution de chaleur qui est sensiblement proportionnelle à la masse et à la chaleur latente de solidification du fluide. Ainsi, le flux d'eau en sortie du réservoir sera réchauffé grâce à cette restitution de chaleur résultant de la solidification dudit fluide.According to another alternative embodiment of the invention, this storage device may consist of a tank disposed on the surface and comprising a fluid whose solidification temperature is within a determined range, for example between 8 ° and 10 ° C. In this way, the passage of a stream of chilled water in this tank, the temperature of which is below this solidification temperature (for example, a temperature close to 0 ° C.), makes it possible to cause solidification of said fluid; phase change resulting in a return of heat that is substantially proportional to the mass and the latent heat of solidification of the fluid. Thus, the flow of water at the outlet of the reservoir will be warmed by this return of heat resulting from the solidification of said fluid.
A l'inverse, le passage d'un flux d'eau réchauffé dans ce réservoir, dont la température est supérieure à ladite température de solidification (par exemple, une température de 10° C), permet de provoquer une fusion dudit fluide, ce changement de phase entraînant une absorption de chaleur qui est sensiblement proportionnelle à la masse et à la chaleur latente de fusion du fluide. Ainsi, le flux d'eau en sortie du réservoir sera rafraîchi grâce à cette absorption de chaleur résultant de la fusion dudit fluide.Conversely, the passage of a stream of heated water in this tank, whose temperature is greater than said solidification temperature (for example, a temperature of 10 ° C.), makes it possible to cause a melting of said fluid; phase change resulting in heat absorption which is substantially proportional to the mass and the latent heat of fusion of the fluid. Thus, the flow of water out of the reservoir will be cooled by this absorption of heat resulting from the melting of said fluid.
De cette manière, à titre d'exemple non limitatif, dans le cas où l'on désire provoquer une solidification dudit fluide compris dans le réservoir, on pourra connecter le conduit d'amenée 3 et le conduit de retour 4 du circuit du fluide caloporteur respectivement à l'entrée et à la sortie dudit réservoir, le fluide caloporteur présent dans le circuit circule alors successivement :In this way, by way of non-limiting example, in the case where it is desired to cause solidification of said fluid included in the tank, it is possible to connect the supply duct 3 and the return duct 4 of the coolant circuit. respectively at the inlet and the outlet of said tank, the coolant present in the circuit then circulates successively:
• dans le conduit de retour 4 dans lequel il est puisé et où il se refroidit progressivement ; • dans l'échangeur immergé 2 où il cède la fraction restante des calories qu'il a absorbées en se refroidissant pour atteindre la basse température désirée ;• in the return duct 4 in which it is drawn and where it cools gradually; • in the submerged heat exchanger 2 where it gives up the remaining fraction of the calories it has absorbed by cooling to reach the desired low temperature;
• dans le conduit d'amenée 3 qui peut être entouré par une gaine isolante afin de maintenir constante sa température interne ;In the supply duct 3 which can be surrounded by an insulating sheath in order to keep its internal temperature constant;
• dans ledit réservoir où sa faible température permet de provoquer la solidification au moins partielle du fluide compris dans ce réservoir, le fluide caloporteur étant ainsi réchauffé ;• in said tank where its low temperature makes it possible to cause at least partial solidification of the fluid in the tank, the heat transfer fluid thus being heated;
• dans le conduit de retour 4 ou dans le dispositif thermique 1 du type susdit.• in the return duct 4 or in the thermal device 1 of the aforementioned type.
Ainsi, ce fonctionnement est particulièrement propice la nuit en effet, le fluide caloporteur qui circule dans le conduit d'amenée 3 est plus froid, ce qui permet donc de provoquer la solidification du fluide compris dans le réservoir.Thus, this operation is particularly conducive at night indeed, the heat transfer fluid flowing in the supply duct 3 is colder, which thus allows to cause the solidification of the fluid included in the reservoir.
De manière évidente, le circuit du fluide caloporteur peut comprendre au moins un circuit de dérivation pouvant comporter des vannes ou des clapets, qui permet au fluide caloporteur de contourner le passage dans ledit réservoir lorsqu'il n'est pas jugé nécessaire d'avoir une réserve de frigories. Dans ce dernier cas, à titre d'exemple, tel que cela est représenté sur la figure 3, le réservoir 40 fait l'objet d'une dérivation grâce à un conduit de dérivation 11 comprenant deux clapets anti - retour 12 disposés respectivement à l'entrée et à la sortie dudit conduit de dérivation 11, ces clapets 12 qui sont orientés dans un sens opposé pouvant être du type à ressort.Obviously, the heat transfer fluid circuit may comprise at least one branch circuit that may comprise valves or valves, which allows the coolant to bypass the passage in said tank when it is not considered necessary to have a reserve of frigories. In the latter case, by way of example, as shown in FIG. 3, the reservoir 40 is bypassed by means of a bypass duct 11 comprising two nonreturn valves and at the outlet of said bypass duct 11, these valves 12 which are oriented in an opposite direction may be of the spring type.
A titre d'exemple non limitatif, ledit fluide pouvant être compris dans le réservoir, peut être un acide gras de formule générale CH3 - (CH2)n - COOH (où n vaut de 2 à 16), tel que notamment l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide stéarique, ou un mélange d'acides gras permettant de fixer la température de fusion à une (des) valeur(s) déterminée(s). Par ailleurs, de manière préférentielle, chaque échangeur 2 est réalisé en cupronickel (CuNiIO) et est de type tubulaire, cet échangeur 2 comprenant alors un réseau de tubes sensiblement parallèles conformés et disposés de manière à permettre au liquide caloporteur de circuler plus lentement que dans le conduit d'amenée 3 et de retour 4, ce qui se traduit par une augmentation du temps d'échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau de mer dans laquelle l'échangeur 2 est immergé.By way of non-limiting example, said fluid may be included in the reservoir, may be a fatty acid of general formula CH 3 - (CH 2) n - COOH (where n is from 2 to 16), such as in particular lauric acid , myristic acid, stearic acid, or a mixture of fatty acids for fixing the melting temperature at a determined value (s). Furthermore, preferably, each exchanger 2 is made of cupronickel (CuNiIO) and is of tubular type, this exchanger 2 then comprising an array of substantially parallel tubes shaped and arranged to allow the coolant to circulate more slowly than in the supply duct 3 and return 4, which results in an increase in the heat exchange time between the coolant and the seawater in which the exchanger 2 is immersed.
Avantageusement, selon une variante d'exécution de l'invention, tel que cela est représenté sur la figure 4.a, l'échangeur 2 peut être à "convection contrôlée". Ainsi, cet échangeur 2 peut comprendre un élément tubulaire 30 axé en l'espèce verticalement, dans l'espace intérieur duquel s'étendent coaxialement les tubes métalliques ou le serpentin dudit échangeur 2.Advantageously, according to an alternative embodiment of the invention, as shown in Figure 4.a, the exchanger 2 may be "controlled convection". Thus, this exchanger 2 may comprise a tubular element 30, in this case vertically oriented, in the interior space of which coaxially extend the metal tubes or the coil of said exchanger 2.
De cette façon, on favorise la convection naturelle en créant un mouvement (en l'espèce ascendant) du fluide dans lequel sont immergés les tubes métalliques ou le serpentin, à savoir en l'espèce de l'eau de mer, ce qui permet d'optimiser le rendement énergétique desdits échangeurs 2.In this way, natural convection is favored by creating a movement (in the ascending species) of the fluid in which the metal tubes or the coil are immersed, namely in this case seawater, which allows optimize the energy efficiency of said exchangers 2.
De manière avantageuse, tel que cela est représenté sur la figure 4.b, l'échangeur 2 immergé peut être à "convection forcée" et comprend alors en plus un moyen tel qu'une pompe de circulation 31 qui permet d'optimiser encore plus le rendement énergétique desdits échangeurs 2.Advantageously, as shown in FIG. 4.b, the immersed exchanger 2 can be "forced convection" and then additionally comprises a means such as a circulation pump 31 which makes it possible to optimize even more the energy efficiency of said exchangers 2.
Chaque échangeur 2 peut ainsi être du type à "convection naturelle", ou à "convection contrôlée", ou à "convection forcée". De plus, chaque échangeur 2 peut être hybride et consister en la combinaison de plusieurs desdits types d' échangeur 2. Each exchanger 2 can thus be of the "natural convection" type, or "controlled convection", or "forced convection" type. In addition, each exchanger 2 may be hybrid and consist of the combination of several of said types of exchanger 2.

Claims

Revendications claims
1. Procédé de refroidissement, caractérisé en ce qu'il comprend la réalisation d'un circuit de fluide caloporteur en boucle fermée par la mise en œuvre des étapes suivantes :1. Cooling method, characterized in that it comprises the realization of a closed loop heat transfer fluid circuit by the implementation of the following steps:
• l'installation d'au moins un dispositif thermique (1) sur le site que l'on souhaite refroidir ;Installing at least one thermal device (1) at the site that it is desired to cool;
• l'immersion d'au moins un échangeur thermique (2) à une profondeur à laquelle la température de l'eau se situe à un premier niveau ; • le raccordement du dispositif thermique (1) et de l'échangeur (2) par l'intermédiaire de deux conduits respectivement d'amenée (3) et de retour (4), l'un au moins desdits conduits (3, 4) étant équipé d'au moins un dispositif de circulation (5) d'un fluide caloporteur.• immersing at least one heat exchanger (2) at a depth at which the water temperature is at a first level; Connecting the thermal device (1) and the exchanger (2) via two supply ducts (3) and return ducts (4), at least one of said ducts (3, 4) being equipped with at least one circulation device (5) for a heat transfer fluid.
2. Dispositif de refroidissement pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de fluide caloporteur en boucle fermée comportant un dispositif thermique (1) situé sur le site que l'on souhaite refroidir, ce dispositif thermique (1) étant relié à au moins un échangeur thermique (2) immergé à une profondeur sous - marine à laquelle la température de l'eau se situe à un premier niveau, par l'intermédiaire de deux conduits respectivement d'amenée (3) et de retour (4), l'un au moins desdits conduits (3, 4) étant équipé d'un dispositif de circulation (5) du fluide caloporteur.2. Cooling device for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises a closed loop heat transfer fluid circuit comprising a thermal device (1) located on the site that it is desired to cool, this thermal device (1) being connected to at least one heat exchanger (2) immersed at an underwater depth at which the temperature of the water is at a first level, via two supply ducts respectively (3) and return (4), at least one of said conduits (3, 4) being equipped with a circulation device (5) of the coolant.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échangeur thermique (2) est du type à tubes et calandres.3. Device according to claim 2, characterized in that the heat exchanger (2) is of the tube and calender type.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le conduit d'amenée (3) et/ou le conduit de retour (4) est au moins en partie recouvert d'une gaine thermiquement isolante.4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the supply duct (3) and / or the return duct (4) is at least partially covered by a thermally insulating sheath.
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que dans le cas d'un refroidissement d'un site, sous l'effet du dispositif de circulation (5), le fluide caloporteur présent dans le circuit circule successivement :5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that in the case of a cooling of a site, under the effect of the circulation device (5), the coolant present in the circuit circulates successively :
• dans le dispositif thermique (1) où il absorbe des calories du milieu ambiant et en conséquence il s'échauffe ; • dans le conduit de retour (4) où il se refroidit progressivement en cédant une fraction des calories qu'il a absorbées dans le dispositif thermique (1) ;• in the thermal device (1) where it absorbs calories from the environment and consequently it heats up; • in the return duct (4) where it cools progressively by yielding a fraction of the calories that it has absorbed in the thermal device (1);
• dans l'échangeur (2) où il cède la fraction restante des calories qu'il a absorbées en se refroidissant pour atteindre la basse température désirée qui correspond sensiblement à la température de l'eau de mer à la profondeur à laquelle l'échangeur (2) est immergé ;In the exchanger (2) where it gives up the remaining fraction of the calories which it has absorbed while cooling to reach the desired low temperature which corresponds substantially to the temperature of the seawater at the depth at which the heat exchanger (2) is immersed;
• dans le conduit d'amenée (3) qui peut être entouré par une gaine isolante afin de maintenir constante sa température interne et d'éviter ainsi son réchauffement au contact de couches d'eau de mer moins profondes et donc plus chaudes.• In the supply duct (3) which can be surrounded by an insulating sheath in order to keep its internal temperature constant and thus prevent its heating in contact with layers of shallower and therefore warmer seawater.
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le dispositif thermique (1) comprend au moins un ventilo - convecteur (V) relié à une centrale à eau glacée (1") afin de constituer une boucle d'eau glacée (20) connectée auxdits conduits d'amenée et de retour (3, 4) ; ce dispositif thermique (1) comprend des ventilo — convecteurs (V) disposés en parallèle, chaque ventilo - convecteur (V) étant relié respectivement en entrée et en sortie par une branche d'un conduit « amont » (21) et d'un conduit « aval » (22) de la boucle d'eau glacée (20) ; ces conduits « amont » (21) et « aval » (22) sont connectés à l'entrée et à la sortie de ladite centrale d'eau glacée (1") qui permet de maintenir voire de baisser la température de l'eau circulant dans la boucle (20).6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the thermal device (1) comprises at least one fan coil (V) connected to an ice water plant (1 ") to form a loop of water. chilled water (20) connected to said supply and return ducts (3, 4), said thermal device (1) comprises fan coils (V) arranged in parallel, each fan coil (V) being respectively connected to inlet and outlet by a branch of an "upstream" duct (21) and a "downstream" duct (22) of the chilled water loop (20), these "upstream" (21) and "downstream" ducts (22) are connected to the input and output of the ice water plant (1 ") which allows to maintain or even lower the temperature of the water circulating in the loop (20).
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les conduits d'amenée (3) et de retour (4) présentent un diamètre interne inférieur à 60 centimètres.7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the supply ducts (3) and return (4) have an internal diameter of less than 60 centimeters.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un système de stockage de frigories.8. Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that it comprises a frigory storage system.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ce dispositif de stockage consiste en un réservoir d'un fluide tel que de l'eau, dont la température est abaissée en utilisant « le froid excédentaire nocturne », l'eau glacée de ce réservoir étant utilisée afin de satisfaire les pics de demandes diurnes de production de froid ; ce réservoir est divisé en strates horizontales au moyen de plaques semi - perméables afin de permettre à l'eau contenue dans ce réservoir de se répartir par couches stratifiées, chaque couche ayant un niveau de température déterminé et les couches les plus froides demeurant dans la partie basse du réservoir, ce dernier pouvant être connecté audit dispositif thermique (1).9. Device according to claim 8, characterized in that the storage device consists of a reservoir of a fluid such as water, whose temperature is lowered by using "excess cold night", the ice water of this tank being used in order to satisfy peaks of diurnal demands for cold production; this tank is divided into horizontal strata by means of semi-permeable plates in order to allow the water contained in this reservoir to be distributed in stratified layers, each layer having a determined temperature level and the coldest layers remaining in the part tank bottom, the latter being connectable to said thermal device (1).
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ce dispositif de stockage consiste en un réservoir (40) disposé en surface et comprenant un fluide dont la température de solidification est comprise dans un intervalle déterminé ; de cette manière, le passage d'un flux d'eau glacée dans ce réservoir (40), dont la température est inférieure à cette température de solidification permet de provoquer une solidification dudit fluide, ce changement de phase entraînant une restitution de chaleur qui est sensiblement proportionnelle à la masse et à la chaleur latente de solidification du fluide ; ainsi, le flux d'eau en sortie du réservoir (40) sera réchauffé grâce à cette restitution de chaleur résultant de la solidification dudit fluide ; à l'inverse, le passage d'un flux d'eau réchauffé dans ce réservoir (40), dont la température est supérieure à ladite température de solidification permet de provoquer une fusion dudit fluide, ce changement de phase entraînant une absorption de chaleur qui est sensiblement proportionnelle à la masse et à la chaleur latente de fusion du fluide ; ainsi, le flux d'eau en sortie du réservoir (40) sera rafraîchi grâce à cette absorption de chaleur résultant de la fusion dudit fluide.10. Device according to claim 8, characterized in that said storage device consists of a reservoir (40) disposed on the surface and comprising a fluid whose solidification temperature is within a determined range; in this way, the passage of a stream of ice water in the tank (40), the temperature of which is below this solidification temperature makes it possible to cause solidification of said fluid, this phase change resulting in a return of heat which is substantially proportional to the mass and the latent heat of solidification of the fluid; thus, the flow of water at the outlet of the tank (40) will be heated thanks to this heat return resulting from the solidifying said fluid; conversely, the passage of a flow of heated water in this tank (40), the temperature of which is higher than said solidification temperature makes it possible to cause a melting of said fluid, this phase change resulting in a heat absorption which is substantially proportional to the mass and the latent heat of fusion of the fluid; thus, the flow of water at the outlet of the reservoir (40) will be cooled by this absorption of heat resulting from the melting of said fluid.
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que dans le cas où l'on désire provoquer une solidification dudit fluide compris dans le réservoir (40), le conduit d'amenée (3) et le conduit de retour (4) du circuit du fluide caloporteur sont connectés respectivement à l'entrée et à la sortie dudit réservoir (40), le fluide caloporteur présent dans le circuit circule alors successivement : o dans le conduit de retour (4) dans lequel il est puisé et où il se refroidit progressivement ; o dans Péchangeur immergé (2) où il cède la fraction restante des calories qu'il a absorbées en se refroidissant pour atteindre la basse température désirée ; o dans le conduit d'amenée (3) qui peut être entouré par une gaine isolante afin de maintenir constante sa température interne ; o dans ledit réservoir (40) où sa faible température permet de provoquer la solidification au moins partielle du fluide compris dans ce réservoir (40), le fluide caloporteur étant ainsi réchauffé ; o dans le conduit de retour (4) ou dans le dispositif thermique (1) du type susdit.11. Device according to claim 10, characterized in that in the case where it is desired to cause solidification of said fluid included in the reservoir (40), the supply duct (3) and the return duct (4) of heat transfer fluid circuit are respectively connected to the inlet and outlet of said tank (40), the coolant present in the circuit then circulates successively: o in the return duct (4) in which it is drawn and where it is cool gradually; o in the immersed heat exchanger (2) where it gives up the remaining fraction of the calories that it has absorbed while cooling to reach the desired low temperature; o in the supply duct (3) which can be surrounded by an insulating sheath in order to keep its internal temperature constant; o in said reservoir (40) where its low temperature makes it possible to cause at least partial solidification of the fluid included in this reservoir (40), the heat transfer fluid thus being heated; o in the return duct (4) or in the thermal device (1) of the aforementioned type.
12. Dispositif selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le circuit du fluide caloporteur comprend un circuit de dérivation qui permet au fluide caloporteur de contourner le passage dans ledit réservoir lorsqu'il n'est pas jugé nécessaire d'avoir une réserve de fπgories.12. Device according to one of claims 10 and 11, characterized in that the coolant circuit comprises a bypass circuit which allows the coolant to bypass the passage in said tank when it is not considered necessary to have a reserve of f .gories.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le circuit de fluide caloporteur en boucle fermée comprend au moins un conduit de dérivation (11) comprenant deux clapets anti - retour (12) disposés respectivement à l'entrée et à la sortie dudit conduit de dérivation (11), ces clapets (12) qui sont orientés dans un sens opposé pouvant être du type à ressort.13. Device according to claim 12, characterized in that the closed loop heat transfer fluid circuit comprises at least one bypass duct (11) comprising two nonreturn valves (12) disposed respectively at the inlet and the outlet of said bypass duct (11), these valves (12) which are oriented in an opposite direction may be of the spring type.
14. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le fluide pouvant être compris dans le réservoir, est un acide gras de formule générale CH3 - (CH2)n - COOH (où n vaut de 2 à 16), tel que notamment l'acide laurique, l'acide myristique, l'acide stéarique, ou un mélange d'acides gras permettant de fixer la température de fusion à une (des) valeur(s) déterminée(s).14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the fluid can be included in the reservoir, is a fatty acid of general formula CH3 - (CH2) n - COOH (where n is from 2 to 16) , such as in particular lauric acid, myristic acid, stearic acid, or a mixture of fatty acids for setting the melting temperature at a determined value (s).
15. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 14, caractérisé en ce que chaque échangeur (2) est réalisé en cupronickel (CuNiIO) et est de type tubulaire, cet échangeur (2) comprenant alors un réseau de tubes sensiblement parallèles conformés et disposés de manière à permettre au liquide caloporteur de circuler plus lentement que dans le conduit d'amenée (3) et de retour (4), ce qui se traduit par une augmentation du temps d'échange thermique entre le fluide caloporteur et l'eau de mer dans laquelle l' échangeur (2) est immergé.15. Device according to one of claims 2 to 14, characterized in that each exchanger (2) is made of cupronickel (CuNiIO) and is of tubular type, this exchanger (2) then comprising a network of substantially parallel tubes shaped and arranged so as to allow the coolant to circulate more slowly than in the feed (3) and return (4), which results in an increase in the heat exchange time between the coolant and the water in which the exchanger (2) is immersed.
16. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 15, caractérisé en ce que l'échangeur (2) comprend un élément tubulaire (30) dans l'espace intérieur duquel s'étendent les tubes métalliques dudit échangeur (2). 16. Device according to one of claims 3 to 15, characterized in that the exchanger (2) comprises a tubular element (30) in the inner space of which extend the metal tubes of said exchanger (2).
17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'échangeur (2) comprend un moyen tel qu'une pompe de circulation (31). 17. Device according to claim 16, characterized in that the exchanger (2) comprises a means such as a circulation pump (31).
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