WO2013000948A2 - Système d'énergie thermique et procédé pour le faire fonctionner - Google Patents

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WO2013000948A2
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Brice HERMANT
Christophe ROYNE
Thierry Bouchet
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Dcns
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28G—CLEANING OF INTERNAL OR EXTERNAL SURFACES OF HEAT-EXCHANGE OR HEAT-TRANSFER CONDUITS, e.g. WATER TUBES OR BOILERS
    • F28G9/00—Cleaning by flushing or washing, e.g. with chemical solvents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F03G7/05—Ocean thermal energy conversion, i.e. OTEC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/0206—Heat exchangers immersed in a large body of liquid
    • F28D1/022—Heat exchangers immersed in a large body of liquid for immersion in a natural body of water, e.g. marine radiators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a thermal energy system comprising at least one exchanger module, which comprises at least one heat exchanger.
  • the present invention relates to a thermal energy system of the seas.
  • the present invention relates to a method for operating such a system.
  • Such systems and methods are typically used in marine thermal energy systems, where, by exploiting the difference in temperature between the surface waters and the deep waters, a generator is driven to produce electricity.
  • the temperature of the surface waters can reach or even exceed 25 degrees Celsius, while the deep waters, which are deprived of solar radiation, remain around 4 degrees Celsius at a depth of 1000 m.
  • this thermal energy system needs a very large flow of hot or cold seawater because of the low efficiency of the system.
  • large heat exchangers are used. However, it is difficult to clean these heat exchangers.
  • FR 2 477 278 A discloses a mobile cleaning device of a heat exchanger. This cleaning is performed mechanically out of operation of the exchanger.
  • EP 1 486 264 A1 discloses a device for automatically cleaning a heat exchanger. Typically the heat exchanger described by EP 1 486 264 A1 relates to refrigerators.
  • the plate heat exchangers of a marine thermal energy system are fed by a pump present in a manifold, the latter opening into a pool for feeding the exchangers.
  • previous installations have installed piping between the pumps and the exchangers and downstream of the exchangers.
  • An installation of a pump downstream of the heat exchangers requires a straight length of about five times the nominal diameter, which can be very restrictive as regards the implementation of platforms exploiting the thermal energy of the seas ( AND M) ; in fact, this operation requires large flows, and consequently nominal diameters of large pipes.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the state of the art, in particular to provide a heat energy system which has a higher efficiency and which would be easier to clean, while reducing the frequency of cleaning of filters.
  • the present invention aims at a thermal energy system comprising at least one exchanger module which comprises at least one heat exchanger, in particular two heat exchangers, each module comprising at least one first circuit for a first fluid passing through, in a regular operating mode, the heat exchanger in a main flow direction, a second circuit for a second fluid for exchanging heat energy between the first fluid and the second fluid, and at least one pump comprising a fluid driving device for driving the first fluid in the main flow direction, the driving device being arranged, in the main flow direction, upstream of the heat exchanger.
  • the present invention makes it possible to increase the economic profitability of the thermal energy systems of the seas by maximizing the power supplied in a less voluminous arrangement, in particular by virtue of the arrangement of the drive device upstream of the heat exchanger.
  • an installation in swimming pool allows both to reduce the volume occupied by the system, but also to minimize the pressure losses associated with the installation of pipes, particularly downstream of the heat exchanger.
  • the high flow rate pumps for example a few thousand cubic meters per hour, require a low suction speed (for example around 0.8 m / s) in the case of implantation in a pool.
  • a distribution chamber is disposed, in the main flow direction, downstream of the drive device and upstream of the or each heat exchanger.
  • the distribution chamber distributes the first fluid to at least two heat exchangers.
  • a distribution chamber can also be used in the case of a heat exchanger module with a single heat exchanger.
  • a suction pipe extends from the distribution chamber, the driving device being in particular arranged in this pipe.
  • the suction pipe has a length less than 4 times its nominal diameter, in particular less than 3 times its nominal diameter, for example between 1 and 1.5 times its nominal diameter.
  • the suction line is substantially straight and / or opens into the reservoir of the first fluid. In this way it is possible to place the dispensing chamber above the surface of the first fluid, while the suction line and, in particular, the driving device are immersed in the first fluid.
  • the distribution chamber is arranged at least partially, for example completely, above a reservoir of the first fluid. This makes it possible to have a thermal energy system with a small footprint.
  • the pump comprises a motor connected to the drive device by a motion transmission device, which at least partially passes through the distribution chamber.
  • the motor is arranged outside, in particular above, the distribution chamber.
  • the distribution chamber forces the first fluid to make a turn of at least 45 °, for example at least 60 °, in particular a direction of substantially vertical flow in a flow direction substantially horizontal.
  • the reservoir of the first fluid is the layer of hot water on the surface of a pool and / or the sea.
  • the reservoir of the first fluid has a depth of less than 20 meters, in particular less than 10 meters.
  • a filtration means is arranged, in the main flow direction, upstream of the driving device, in particular around the suction pipe, for filtering the first fluid that can be sucked by the device.
  • the filtering means extending in particular from the dispensing chamber, for example to the bottom of a reservoir of the first fluid.
  • the filtering surface of the filtering means is greater than 10 m 2 , in particular greater than 15 m 2 .
  • the system may comprise at least two exchanger modules.
  • the at least two modules may have identical functions and / or characteristics.
  • the system is adapted to connect in series, in a cleaning mode, first circuits of at least two exchanger modules so that the first fluid passes through at least two a first circuit of one of the exchanger modules in the main flow direction and passes at least one first circuit of another exchanger module upside down from the main flow direction.
  • this solution makes it possible, by a sequenced operation, to unravel the heat exchangers, such as for example plate heat exchangers, and to lose only little power produced by the system, since the flow of water having crossed the line exchanger of the first module can however continue to be used in the second module with the heat exchanger thereof.
  • the shape of the plates in a plate heat exchanger does not allow, even with an "anti-fouling" treatment, to perfectly clean the surfaces, because there are dead zones present.
  • the solution presented according to embodiments of the present invention makes it possible, during the phases of counter-flow operation, to scan these dead zones. This avoids the cleaning of the exchangers during the shutdown of the system, which would make a marine thermal energy system project unsustainable due to frequent shutdowns.
  • At least one of the heat exchangers is or are of the plate heat exchanger type.
  • an isolation valve is arranged, in the main flow direction, in the first circuits connected in series, downstream of the heat exchangers, so as to allow communication between first circuits of at least two exchanger modules.
  • each first circuit comprises an outlet valve, through which, in the regular operating mode, the first fluid is discharged outside the respective exchanger module.
  • At least two modules have identical functions.
  • the first fluid is seawater.
  • the invention also relates to a method for operating a system according to one embodiment of the invention, the method comprises the following steps:
  • This method makes it possible, by decreasing the impact on the implantation and therefore the size of the platform, to carry out cleaning during operation of the heat exchangers.
  • the system needs at least two circuits having the same functions in order to pool them.
  • the operation of the module of a system and / or a process operating against the flow is slightly degraded.
  • the activation of the cleaning mode comprises:
  • each first circuit comprises an outlet valve, through which, in the regular operating mode, the first fluid is discharged outside the respective exchanger module, the activation of the cleaning mode comprising the closure in each first circuit of the outlet valve.
  • the method further comprising in the cleaning mode:
  • the method further comprises the following steps:
  • the cleaning mode is activated for a predetermined duration, in particular for a time less than 10% of a period of activation of the regular operating mode, for example for a time of less than 5%. a duration of activation of the regular operating mode.
  • the first fluid is seawater.
  • each exchanger module comprises two first circuits each associated with a heat exchanger.
  • FIG. 1 schematically shows a thermal energy system of seas closed cycle according to one embodiment
  • FIG. 2 shows schematically, in perspective, an exchanger module according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic representation of an exchanger module of another embodiment in a regular operating mode
  • FIG. 5 schematically shows two exchanger modules pooled in a first cleaning mode according to one embodiment
  • FIG. 1 schematically shows a thermal energy system of closed cycle seas.
  • the thermal energy system 1 shown in FIG. 1 comprises an evaporator 10 which is fed by a hot fluid, for example surface seawater, through a supply pipe 12.
  • the hot fluid is used in the heat pump.
  • evaporator 10 for evaporating a working fluid circulating in the thermal energy system 1 in a pipe circuit 20.
  • the working fluid for example ammonia, is entrained in this circuit by a working fluid pump 22 .
  • the hot fluid After passing through the evaporator 10, the hot fluid is discharged through a delivery pipe 14.
  • the working fluid evaporated in the evaporator 10 is fed to a turbine 30 which is connected to a current generator 32 by a shaft 34. In the turbine, the working fluid is expanded. Then the working fluid is fed to a condenser 40 to be condensed and then fed by the working fluid pump 22 back to the evaporator 10.
  • the condenser 40 is fed with a cold fluid, for example water of sea of great depth.
  • the cold fluid is driven by a pump 42 which brings the fluid to the condenser 40. Then, this fluid heated by the exchange in the condenser 40 is discharged by a delivery pipe 44.
  • Figure 2 shows schematically an embodiment of an exchanger module 100 in a perspective view
  • Figure 3 shows this embodiment in section.
  • the exchanger module 100 comprises two heat exchange lines 1 10a and 1 10b which are arranged above a reservoir of a first fluid, for example a suction pool. Other embodiments may comprise only one heat exchange line, or comprise at least three heat exchange lines.
  • the heat exchangers 1 10a, 1 10b may be a condenser or an evaporator of a marine thermal energy system.
  • the first fluid can be cold or hot seawater. Preferably, the first fluid is hot water located on the surface of the sea or very shallow.
  • the heat exchangers 1 10a, 1 10b may be plate heat exchangers.
  • plate heat exchangers consist of a plurality of parallel plates that define a plurality of generally flat passages. These passages are delimited by spacer bars and contain spacer waves. The entire exchanger is assembled by soldering in an oven. The supply and the evacuation of each passage is effected by generally semi-cylindrical collectors welded on the faces of the exchanger.
  • the heat exchangers 1 10a, 1 10b are arranged at the same level and a distribution chamber 130 is disposed between the two, in particular to bring the first fluid to the two heat exchangers 1 10a, 1 10b.
  • the distribution chamber 130 is connected respectively to the first exchanger 1 10a and the second exchanger 1 10b by fluid connections. It has a suction opening 131 towards the fluid reservoir 120 to draw the first fluid into the distribution chamber 130 and to distribute it in the first exchanger 1 10a and the second exchanger 1 10b.
  • a suction pipe 132 extends from the suction opening 131 downwards, for example to pass below the surface 121 of the first fluid present in the tank 120 (see for example Figure 3).
  • the suction line 132 may be in the form of a suction tulip widening at the lower end 134 of the pipe, which is immersed in the first fluid.
  • FIG. 4 schematically shows an exchanger module in a nominal mode of operation.
  • the module 100 comprises two first circuits 140a, 140b which are connected in parallel. Each first circuit exchanges or transfers heat, in the heat exchanger 1 10a, 1 10b, to a second fluid which circulates in a second circuit not shown.
  • the first circuit 140a, 140b includes, among others, driving 132, the distribution chamber 130, the respective heat exchanger 1 10a, 1 10b, and an outlet chamber 150a, 150b which is connected to an outlet line 152a, 152b.
  • outlet chamber 150a, 150b is connected to a connection line 154a, 154b for connecting the exchanger module 100, in particular one of the first circuits 140a, 140b of this module 100, with another module exchanger, in particular with the first circuit of another exchanger module, for example as shown in Figures 5 and 6.
  • the outlet chamber 150a, 150b can also be formed as a bifurcation of pipes.
  • the outlet ducts 152a, 152b are respectively provided with a valve 156a, 156b which can be opened or closed temporarily.
  • the connection lines 154a, 154b are also provided respectively with an isolation valve 158a, 158b which can be temporarily opened.
  • the outlet valves 156a, 156b are open and the isolation valves 158a, 158b are closed.
  • white valves mean open valves and black valves mean closed valves.
  • the exchanger module 100 has a pump 160.
  • the pump 160 comprises a water drive device 162, for example a propeller, which is arranged in the suction pipe 132 or in the suction opening 131 of the distribution chamber 130.
  • the drive device is not limited to a propeller: other embodiments of the pump for driving the first fluid can be used, for example rotary centrifugal pumps. In the embodiment shown in the Figures, an axial rotary pump is used.
  • the drive device 162 is actuated by a motor 164 via a shaft 166.
  • the motor 164 is arranged above the dispensing chamber 130 and the drive device 162 is arranged below or below this chamber. In this way, the shaft 166 passes through the chamber 130, for example vertically.
  • Another motion transmission device may, for example, be a device for transmitting a linear motion.
  • a sealed bearing of the shaft 166 can be arranged in a wall of the chamber 130.
  • the motor 164 of the pump 160 is well accessible for maintenance.
  • the first fluid is then sucked by the pump 160, in particular by the drive device 162, and pushed towards one and / or to the other heat exchanger 1 10a, 1 10b and passes through the outlet chamber 150a, 150b, the outlet line 152a, 152b and the outlet valve 156a, 156b, and is forced out of the exchanger module, for example, into the sea or into a treatment device. 'water.
  • the arrows indicate the direction of the main flow direction of the first fluid, here the flow of seawater.
  • the main flow direction is the direction of flow. flow of the first fluid during operation of the thermal energy system in the regular operating mode.
  • the heat exchangers may be condensers or evaporators depending on whether the first fluid is hot fluid or cold fluid.
  • the feed pump 160 sucks the first fluid in a tank 120 or in a pool.
  • the shaft 166 of the pump 160 passes through the distribution chamber and the first fluid is sucked and then distributed around the shaft 166 of the pump 160 to the heat exchanger lines 1 10a, 1 1 Ob. Once the first fluid has passed through the heat exchangers, it is collected to the outlet chamber 150a, 150b.
  • a filtration device 122 extends from the outer walls 136 of the dispensing chamber 130 downwards or towards a bottom 124 of the reservoir of the first fluid 120.
  • the filter device 122 has a cylindrical shape extending around the suction opening 131 or around the suction line 132. In this way, a filtration is carried out by a filtering surface encompassing the suction pipe. 132 or the tulip of the pump 160.
  • the filtration device is fixed to the bottom 124 of the suction tank and to a bottom wall of the heat exchanger module 100, for example of the distribution chamber 130 or heat exchangers. 1 10a, 1 10b.
  • a filtration device that provides a large filter surface.
  • the suction pipe 132 can also be immersed in the open sea, for example to suck hot sea water.
  • the filtration device is implanted in the pool of suction and can have a large filter surface to limit induced losses. The large area of the filters makes it possible to space out the cleaning periods of these filters, and consequently to increase the availability of the ETM system.
  • FIGS 5 and 6 show schematically a thermal energy system comprising two exchanger modules 200, 300 having similar or identical functions, namely a first exchanger module 200 and a second exchanger module 300.
  • Each module 200 , 300 is similar to the exchanger module of Figure 4.
  • the reference numbers of the first module 200 are increased by 100 compared to those of Figure 4 and the reference numbers of the second module 300 are increased by 200 over those of Figure 4.
  • Other embodiments may include for example three or more exchanger modules.
  • the first module 200 and the second module 300 are connected to each other so that a fluid can pass from the outlet chamber 250a, 250b of the first module 200 to the outlet chamber 350a, 350b of the second module. exchanger 300 through the isolation valves 258a, 258b. These valves 258a, 258b are elements common to the two modules 200, 300.
  • each exchanger module 200, 300 operates separately from each other or parallel.
  • each exchanger module 200, 300 has its own first fluid reservoir, not shown in Figures 4 to 6.
  • a first cleaning mode (Fig. 5)
  • the isolation valves 258a, 258b are open and the outlet valves or shell valves 256a, 256b, 356a, 356b are closed.
  • the pump of the second module 300 is inactivated and operates in the controlled unscrewing mode described below.
  • the first fluid is sucked by the pump of the first module 200, passes through the distribution chamber 230, the heat exchangers 210a, 210b of the first module, the outlet chambers 250a, 250b and the connection pipes 254a, 254b respectively to pass the isolation valves 258a, 258b and the respective connecting lines 354a, 354b, the respective outlet chambers 350a, 350b of the second module 300 in the opposite direction to the main flow direction, the heat exchangers 310a, 310b respective of the second heat exchanger module 200 in the opposite direction of the main flow direction, the distribution chamber 330 and the suction pipe 332 of the second module 300.
  • the heat exchangers 310a, 310b of the second module 300 are traversed by the first fluid upside down from the main flow direction. Then, it is possible to clean the heat exchangers 310a, 310b of the second heat exchanger module 300.
  • the suction pump of the first module operates at nominal speed, as in the regular operating mode.
  • the isolation valves 258a, 258b are open and the water is discharged countercurrently into the exchangers of the second module 300.
  • pump of the second module 300 is stopped and driven by the flow in the opposite direction.
  • the pump of the second module 300 is controlled in speed so as not to exceed a predetermined speed, for example not to exceed its nominal absolute speed of rotation. This is known as the controlled unwinding mode operation.
  • the thermal energy system is not stopped and still produces energy, but efficiency is reduced during this cleaning mode.
  • FIG. 6 shows the thermal energy system in a second cleaning mode.
  • the valves are in the same state as in FIG. 5, but it is the pump of the second heat exchanger module 300 operating at nominal speed, while the pump of the first module 200 is stopped and driven. by the flow in opposite direction and controlled in speed, in controlled deviation mode.
  • the heat exchangers 210a, 210b, 310a, 310b of the first module 200 and the second module 300 are connected in series for cleaning, in the first cleaning mode of the heat exchanger 310a, 310b of the second module 300, and in the second cleaning mode heat exchangers 210a, 210a of the first exchanger module 200.
  • the first fluid passes into the first circuit of the first exchanger module as in the mode of regular operation, and goes into the second heat exchanger in the opposite direction to the main flow direction.
  • the fluid passes through the two exchanger modules in a reverse manner.

Abstract

Système d'énergie thermique et procédé pour le faire fonctionner La présente invention concerne un système d'énergie thermique (1) comprenant au moins un module d'échangeur (100, 200, 300) qui comporte au moins un échangeur de chaleur (110a, 110b, 210a, 210b, 310a, 310b), en particulier deux échangeurs de chaleur, chaque module comprenant au moins un premier circuit (140a, 140b, 240a, 240b, 340a, 340b) pour un premier fluide traversant, dans un mode de fonctionnement régulier, l'échangeur de chaleur dans une direction de flux principale, un deuxième circuit pour un deuxième fluide pour échanger de l'énergie thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide, et au moins une pompe (160, 260, 360) comprenant un dispositif d'entraînement (162, 262, 362) de fluide pour entrainer le premier fluide dans la direction de flux principale, le dispositif d'entraînement étant agencé, suivant la direction de flux principale, en amont de l'échangeur de chaleur. En outre, l'invention concerne l'application d'un tel système aux systèmes d'énergie thermique des mers.

Description

Système d'énergie thermique et procédé pour le faire fonctionner
La présente invention concerne un système d'énergie thermique comprenant au moins un module d'échangeur, lequel comporte au moins un échangeur de chaleur. En particulier, la présente invention concerne un système d'énergie thermique des mers. En outre, la présente invention concerne un procédé pour faire fonctionner un tel système.
De tels systèmes et procédés sont typiquement utilisés dans des systèmes d'énergie thermique des mers, où, en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes, un générateur est entraîné pour produire de l'électricité. Par exemple, la température des eaux superficielles peut atteindre ou même dépasser 25 degrés Celsius, alors que les eaux profondes, qui sont privées du rayonnement solaire, restent autour de 4 degrés Celsius à une profondeur de 1000 m.
Typiquement, ce système d'énergie thermique a besoin d'un très gros débit d'eau de mer chaude ou froide à cause de la faible efficacité du système. Pour gérer de grands flux d'eau de mer, des échangeurs de chaleur de grandes tailles sont utilisés. Cependant, il est difficile de nettoyer ces échangeurs de chaleur.
Par exemple, l'utilisation d'un jeu de vannes entre l'entrée et la sortie de l'échangeur provoque des pertes de charge.
FR 2 477 278 A divulgue un dispositif de nettoyage mobile d'un échangeur de chaleur. Ce nettoyage est effectué mécaniquement hors fonctionnement de l'échangeur.
EP 1 486 264 A1 divulgue un dispositif de nettoyage automatique d'un échangeur de chaleur. Typiquement l'échangeur de chaleur décrit par EP 1 486 264 A1 concerne des réfrigérateurs.
De manière usuelle, les échangeurs de chaleur à plaques d'un système d'énergie thermique des mers sont alimentés par une pompe présente dans un collecteur, celui-ci débouchant dans une piscine permettant d'alimenter les échangeurs. En outre, des installations antérieures ont implanté des tuyauteries entre les pompes et les échangeurs et en aval des échangeurs. Une implantation d'une pompe en aval des échangeurs de chaleur demande une longueur droite d'environ cinq fois le diamètre nominal, ce qui peut être très contraignant en ce qui concerne l'implantation de plates-formes exploitant l'énergie thermique des mers (ETM) ; en effet, cette exploitation nécessite des débits importants, et en conséquence des diamètres nominaux de conduites importants.
De plus, des systèmes thermiques connus utilisent une filtration par tapis, ce qui n'est pas adapté à une installation off-shore, en particulier en vue de l'encombrement et des contraintes d'installation. En outre, de tels tapis induisent des pertes de charge non négligeables du fait de la faible taille de la surface filtrante. Le but de la présente invention est de surmonter les inconvénients de l'état de la technique, en particulier de fournir un système d'énergie thermique qui ait une efficacité supérieure et qui serait plus facile à nettoyer, tout en réduisant la fréquence de nettoyage des filtres.
Selon un premier aspect, la présente invention vise un système d'énergie thermique comprenant au moins un module d'échangeur qui comporte au moins un échangeur de chaleur, en particulier deux échangeurs de chaleur, chaque module comprenant au moins un premier circuit pour un premier fluide traversant, dans un mode de fonctionnement régulier, l'échangeur de chaleur dans une direction de flux principale, un deuxième circuit pour un deuxième fluide pour échanger de l'énergie thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide, et au moins une pompe comprenant un dispositif d'entraînement de fluide pour entraîner le premier fluide dans la direction de flux principale, le dispositif d'entraînement étant agencé, suivant la direction de flux principale, en amont de l'échangeur de chaleur.
La présente invention permet d'augmenter la rentabilité économique des systèmes d'énergie thermique des mers en maximisant la puissance fournie dans un agencement moins volumineux, en particulier grâce à l'agencement du dispositif d'entraînement en amont de l'échangeur de chaleur. Par exemple, une implantation en piscine permet à la fois de réduire le volume occupé par le système, mais aussi de minimiser les pertes de charges liées à l'implantation de tuyauteries, en particulier en aval de l'échangeur de chaleur. En outre, les pompes à fort débit, par exemple quelques milliers de mètres cubes par heure, demandent une vitesse d'aspiration faible (par exemple autour de 0,8 m/s) dans le cas d'implantation en piscine.
Dans un mode de réalisation, une chambre de distribution est disposée, suivant la direction de flux principale, en aval du dispositif d'entraînement et en amont du ou de chaque échangeur de chaleur. Par exemple, la chambre de distribution permet de distribuer le premier fluide à au moins deux échangeurs de chaleur. Néanmoins, une chambre de distribution peut aussi être utilisée dans le cas d'un module d'échangeur avec un seul échangeur de chaleur.
Selon une caractéristique avantageuse, une conduite d'aspiration s'étend à partir de la chambre de distribution, le dispositif d'entraînement étant en particulier agencé dans cette conduite.
Dans un mode particulier de réalisation, la conduite d'aspiration a une longueur inférieure à 4 fois son diamètre nominal, en particulier inférieure à 3 fois son diamètre nominal, par exemple entre 1 et 1 ,5 fois son diamètre nominal. Dans un mode de réalisation, la conduite d'aspiration est sensiblement droite et/ou débouche dans le réservoir du premier fluide. De cette manière il est possible de placer la chambre de distribution au-dessus de la surface du premier fluide, alors que la conduite d'aspiration et, en particulier, le dispositif d'entraînement sont immergés dans le premier fluide.
Selon encore une caractéristique avantageuse, la chambre de distribution est agencée au moins partiellement, par exemple complètement, au-dessus d'un réservoir du premier fluide. Ceci permet d'avoir un système d'énergie thermique avec un encombrement réduit.
Selon une caractéristique avantageuse, la pompe comprend un moteur relié au dispositif d'entraînement par un dispositif de transmission de mouvement, qui traverse au moins partiellement la chambre de distribution. Dans un mode de réalisation, le moteur est agencé au-dehors, en particulier au-dessus, de la chambre de distribution.
Par exemple, dans un mode de réalisation, la chambre de distribution force le premier fluide à faire un virage d'au moins 45°, par exemple au moins 60°, en particulier d'une direction de flux sensiblement verticale dans une direction de flux sensiblement horizontale.
Dans un mode de réalisation, le réservoir du premier fluide est la couche d'eau chaude en surface d'une piscine et/ou de la mer. Par exemple, le réservoir du premier fluide a une profondeur de moins de 20 mètres, en particulier moins de 10 mètres.
Selon une caractéristique avantageuse, un moyen de filtration est arrangé, suivant la direction de flux principale, en amont du dispositif d'entraînement, en particulier autour de la conduite d'aspiration, pour filtrer le premier fluide susceptible d'être aspiré par le dispositif d'entraînement, le moyen de filtration s'étendant en particulier à partir de la chambre de distribution, par exemple jusqu'au fond d'un réservoir du premier fluide. Dans un mode de réalisation, la surface filtrante du moyen de filtrage est supérieure à 10 m2, en particulier supérieure à 15 m2.
Dans un mode particulier de réalisation, le système peut comprendre au moins deux modules d'échangeur. Par exemple, les au moins deux modules peuvent avoir des fonctions et/ou caractéristiques identiques.
Selon encore une caractéristique avantageuse, le système, selon un mode de réalisation, est adapté pour connecter en série, dans un mode de nettoyage, des premiers circuits d'au moins deux modules d'échangeur de telle façon que le premier fluide traverse au moins un premier circuit de l'un des modules d'échangeur dans la direction de flux principale et traverse au moins un premier circuit d'un autre module d'échangeur à l'envers de la direction de flux principale.
Le fonctionnement à contre-flux d'un module d'échangeur permet de minimiser le volume pris par un éventuel ajout de vannes pour fonctionner en contre-flux, par exemple à l'envers de la direction de flux principale, en utilisant les disponibilités d'un autre circuit remplissant la même fonction. Au regard des débits mis en jeu, cela permet de minimiser les pertes de charges induites par la mise en place des vannes.
De plus, cette solution permet, par un fonctionnement séquencé, de décrasser les échangeurs de chaleur, comme par exemple des échangeurs à plaques, et de ne perdre que peu de puissance produite par le système, car le débit d'eau ayant traversé la ligne d'échangeur du premier module pourra cependant continuer à être utilisé dans le second module avec l'échangeur de chaleur de celui-ci. De plus, la forme des plaques dans un échangeur à plaques ne permet pas, même avec un traitement « anti-fouling », de nettoyer parfaitement les surfaces, parce qu'il y a des zones mortes présentes. La solution présentée selon des modes de réalisation de la présente invention permet, lors des phases de fonctionnement à contre-flux, de balayer ces zones mortes. Ceci permet d'éviter le nettoyage des échangeurs pendant l'arrêt du système, ce qui rendrait un projet de système d'énergie thermique des mers non viable du fait des arrêts fréquents.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses, au moins l'un des échangeurs de chaleur, en particulier tous les échangeurs de chaleur, est ou sont du type échangeurs à plaques.
Dans un mode particulier de réalisation, une vanne d'isolement est agencée, suivant la direction de flux principale, dans les premiers circuits connectés en série, en aval des échangeurs de chaleur, de façon à permettre une communication entre des premiers circuits des au moins deux modules d'échangeur.
Selon une caractéristique avantageuse, chaque premier circuit comprend une vanne de sortie, par laquelle, dans le mode de fonctionnement régulier, le premier fluide est refoulé en dehors du module d'échangeur respectif.
Selon une caractéristique avantageuse, au moins deux modules ont des fonctions identiques.
Par exemple, dans un mode de réalisation, le premier fluide est l'eau de mer.
L'invention concerne aussi un procédé pour faire fonctionner un système selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé comprend les étapes suivantes :
- l'entraînement, suivant la direction de flux principale, du premier fluide présent en amont de l'échangeur de chaleur par le dispositif d'entraînement ;
- l'activation d'un mode de nettoyage dans lequel les premiers circuits d'au moins deux modules d'échangeur sont connectés en série de telle façon que le premier fluide traverse au moins un premier circuit de l'un des modules d'échangeur dans la direction de flux principale et traverse au moins un premier circuit d'un autre module d'échangeur à l'envers de la direction de flux principale. En utilisant la présence de plusieurs modules, une mise en commun des deux premiers circuits est effectuée, permettant ainsi aux échangeurs de chaleur de l'autre module de fonctionner en contre-flux.
Ce procédé permet, en diminuant l'impact sur l'implantation et donc la taille de la plate-forme, d'effectuer un nettoyage en fonctionnement des échangeurs de chaleur.
Dans un mode de réalisation, le système a besoin d'au moins deux circuits ayant les mêmes fonctions afin de pouvoir les mettre en commun. Le fonctionnement du module d'un système et/ou un procédé fonctionnant en contre-flux se voit légèrement dégradé.
Selon encore une caractéristique avantageuse, l'activation du mode de nettoyage comprend :
- l'ouverture d'au moins une vanne d'isolement agencée dans les premiers circuits connectés en série, suivant la direction de flux principale, respectivement en aval des deux échangeurs de chaleur de façon à mettre en communication lesdits premiers circuits.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses, chaque premier circuit comprend une vanne de sortie, par laquelle, dans le mode de fonctionnement régulier, le premier fluide est refoulé en dehors du module d'échangeur respectif, l'activation du mode de nettoyage comprenant la fermeture, dans chaque premier circuit, de la vanne de sortie.
Par exemple, dans un mode de réalisation, le procédé comprenant en outre dans le mode de nettoyage :
-l'inactivation de l'une des pompes associées aux modules d'échangeur comprenant les premiers circuits connectés en série, en particulier de la pompe associée au module traversé par le premier fluide à l'envers de la direction de flux principale.
Selon une caractéristique avantageuse, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes :
- la détermination de la vitesse de la pompe inactive,
- la comparaison de cette vitesse avec une vitesse de référence prédéterminée, et
- la limitation de la vitesse de la pompe inactive à la vitesse de référence prédéterminée. La pompe fonctionne alors en dévirage contrôlé.
Dans un mode de réalisation, le mode de nettoyage est activé pour une durée prédéterminée, en particulier pour un temps inférieur à 10 % d'une durée d'activation du mode de fonctionnement régulier, par exemple pour un temps inférieur à 5 % d'une durée d'activation du mode de fonctionnement régulier.
Dans un mode de réalisation, le premier fluide est l'eau de mer.
Dans un mode de réalisation, au moins l'un des échangeurs de chaleur, en particulier tous les échangeurs de chaleur, est ou sont un condenseur. Dans un mode de réalisation, chaque module d'échangeur comprend deux premiers circuits associés chacun à un échangeur de chaleur.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous en référence aux dessins et à l'annexe qui illustrent un exemple de réalisation dépourvue de tout caractère limitatif et dans lequel :
- la Figure 1 représente schématiquement un système d'énergie thermique des mers en cycle fermé selon un mode de réalisation ;
- la Figure 2 représente schématiquement, en perspective, un module d'échangeur selon un mode de réalisation ;
- la Figure 3 représente, en coupe, le module d'échangeur de la Figure 2 ;
- la Figure 4 est une représentation schématique d'un module d'échangeur d'un autre mode de réalisation dans un mode de fonctionnement régulier ;
- la Figure 5 représente schématiquement deux modules d'échangeur mis en commun dans un premier mode de nettoyage selon un mode de réalisation ; et
- la Figure 6 représente les deux modules d'échangeur mis en commun selon la
Figure 5 dans un deuxième mode de nettoyage.
La Figure 1 représente schématiquement un système d'énergie thermique des mers à cycle fermé. Evidemment, la présente invention peut aussi s'appliquer pour des systèmes d'énergie thermique à cycle ouvert ou à cycle hybride. Le système d'énergie thermique 1 montré dans la Figure 1 comprend un évaporateur 10 qui est alimenté par un fluide chaud, par exemple de l'eau de mer de surface, par un tuyau d'alimentation 12. Le fluide chaud est utilisé dans l'évaporateur 10 pour évaporer un fluide de travail circulant dans le système d'énergie thermique 1 dans un circuit de tuyaux 20. Le fluide de travail, par exemple de l'ammoniac, est entraîné dans ce circuit par une pompe de fluide de travail 22.
Après avoir traversé l'évaporateur 10, le fluide chaud est refoulé par un tuyau de refoulement 14.
Le fluide de travail évaporé dans l'évaporateur 10 est amené vers une turbine 30 qui est reliée à un générateur de courant 32 par un arbre 34. Dans la turbine, le fluide de travail est détendu. Ensuite le fluide de travail est amené vers un condenseur 40 pour être condensé et ensuite amené par la pompe de fluide de travail 22 de nouveau vers l'évaporateur 10. Le condenseur 40 est alimenté par un fluide froid, par exemple de l'eau de mer de grande profondeur. Le fluide froid est entraîné par une pompe 42 qui amène le fluide vers le condenseur 40. Ensuite, ce fluide réchauffé par l'échange dans le condenseur 40 est refoulé par un tuyau de refoulement 44. La Figure 2 montre schématiquement un mode de réalisation d'un module d'échangeur 100 dans une vue en perspective, et la Figure 3 montre ce mode de réalisation en coupe. Le module d'échangeur 100 comprend deux lignes d'échange de chaleur 1 10a et 1 10b qui sont arrangés au-dessus d'un réservoir d'un premier fluide, par exemple une piscine d'aspiration. D'autres modes de réalisation peuvent ne comprendre qu'une ligne d'échange de chaleur, ou comprendre au moins trois lignes d'échange de chaleur. Par exemple, les échangeurs de chaleur 1 10a, 1 10b peuvent être un condenseur ou un évaporateur d'un système d'énergie thermique des mers. Le premier fluide peut être donc de l'eau de mer froide ou chaude. De préférence, le premier fluide est constitué de l'eau chaude située en surface de la mer ou en très faible profondeur. Dans un mode de réalisation, les échangeurs de chaleur 1 10a, 1 10b peuvent être des échangeurs à plaques.
Comme il est bien connu, les échangeurs à plaques sont constitués d'une pluralité de plaques parallèles qui définissent une pluralité de passages de forme générale plate. Ces passages sont délimités par des barrettes-entretoises et contiennent des ondes- entretoises. L'ensemble de l'échangeur est assemblé par brasage dans un four. L'alimentation et l'évacuation de chaque passage s'effectue par des collecteurs généralement semi-cylindriques soudés sur les faces de l'échangeur.
Les échangeurs de chaleur 1 10a, 1 10b sont agencés au même niveau et une chambre de distribution 130 est disposée entre les deux, en particulier pour amener le premier fluide aux deux échangeurs de chaleur 1 10a, 1 10b.
La chambre de distribution 130 est connectée respectivement au premier échangeur 1 10a et au deuxième échangeur 1 10b par des connexions de fluide. Elle dispose d'une ouverture d'aspiration 131 en direction du réservoir de fluide 120 pour aspirer du premier fluide dans la chambre de distribution 130 et pour le distribuer dans le premier échangeur 1 10a et le deuxième échangeur 1 10b. Dans ce mode de réalisation, une conduite d'aspiration 132 s'étend de l'ouverture d'aspiration 131 vers le bas, par exemple pour passer au-dessous de la surface 121 du premier fluide présent dans le réservoir 120 (voir par exemple Figure 3). Comme représenté, la conduite d'aspiration 132 peut avoir la forme d'une tulipe d'aspiration s'élargissant à l'extrémité inférieure 134 de la conduite, qui est plongée dans le premier fluide.
La Figure 4 représente schématiquement un module d'échangeur dans un mode de fonctionnement nominal. Le module 100 comprend deux premiers circuits 140a, 140b qui sont mis en parallèle. Chaque premier circuit échange ou transfère de la chaleur, dans l'échangeur de chaleur 1 10a, 1 10b, à un deuxième fluide qui circule dans un deuxième circuit non représenté. Le premier circuit 140a, 140b comprend, entre autres, la conduite d'aspiration 132, la chambre de distribution 130, l'échangeur de chaleur respectif 1 10a, 1 10b, et une chambre de sortie 150a, 150b qui est reliée à une conduite de sortie 152a, 152b. En outre, la chambre de sortie 150a, 150b est reliée à une conduite de connexion 154a, 154b pour relier le module d'échangeur 100, en particulier l'un des premiers circuits 140a, 140b de ce module 100, avec un autre module d'échangeur, en particulier avec le premier circuit d'un autre module d'échangeur, par exemple comme représenté dans les Figures 5 et 6. La chambre de sortie 150a, 150b peut être aussi réalisée sous forme d'une bifurcation de conduites.
Les conduites de sortie 152a, 152b sont respectivement pourvues d'une vanne 156a, 156b qui peut être ouverte ou fermée temporairement. Les conduites de connexion 154a, 154b sont également respectivement pourvues d'une vanne d'isolement 158a, 158b qui peut être ouverte temporairement. Dans le mode de fonctionnement régulier ou nominal, les vannes de sortie 156a, 156b, sont ouvertes et les vannes d'isolement 158a, 158b, sont fermées. Dans les Figures 4 à 6, des vannes blanches signifient des vannes ouvertes et des vannes noires signifient des vannes fermées.
Le module d'échangeur 100 dispose d'une pompe 160. La pompe 160 comprend un dispositif d'entraînement d'eau 162, par exemple une hélice, qui est agencé dans la conduite d'aspiration 132 ou dans l'ouverture d'aspiration 131 de la chambre de distribution 130. Le dispositif d'entraînement n'est pas limité à une hélice : d'autres modes de réalisation de la pompe pour entraîner le premier fluide peuvent être utilisés, par exemple des pompes rotatives centrifuges. Dans le mode de réalisation montré dans les Figures, une pompe rotative axiale est utilisée. Le dispositif d'entraînement 162 est actionné par un moteur 164 via un arbre 166. Le moteur 164 est agencé au-dessus de la chambre de distribution 130 et le dispositif d'entraînement 162 est arrangé en bas ou au- dessous de cette chambre. De cette manière, l'arbre 166 traverse la chambre 130, par exemple verticalement. Un autre dispositif de transmission de mouvement peut, par exemple, être un dispositif de transmission d'un mouvement linéaire. Un palier étanche de l'arbre 166 peut être agencé dans une paroi de la chambre 130. Le moteur 164 de la pompe 160 est bien accessible pour l'entretien. Dans le mode de fonctionnement régulier, le premier fluide est alors aspiré par la pompe 160, en particulier par le dispositif d'entraînement 162, et poussé vers l'un et/ou vers l'autre échangeur de chaleur 1 10a, 1 10b et passe par la chambre de sortie 150a, 150b, la conduite de sortie 152a, 152b et la vanne de sortie 156a, 156b, et est refoulé en dehors du module d'échangeur, par exemple, dans la mer ou dans un dispositif de traitement d'eau.
Dans la Figure 4, les flèches indiquent le sens de la direction de flux principale du premier fluide, ici du flux d'eau de mer. La direction de flux principale est la direction de flux du premier fluide lors du fonctionnement du système d'énergie thermique dans le mode de fonctionnement régulier. Comme indiqué ci-dessus, les échangeurs de chaleur peuvent être des condenseurs ou des évaporateurs suivant que le premier fluide est du fluide chaud ou du fluide froid. Sur la Figure 3, la pompe d'alimentation 160 vient aspirer le premier fluide dans un réservoir 120 ou dans une piscine. L'arbre 166 de la pompe 160 vient traverser la chambre de distribution et le premier fluide est aspiré et ensuite distribué autour de l'arbre 166 de la pompe 160 vers les lignes d'échangeur de chaleur 1 10a, 1 1 Ob. Une fois que le premier fluide a traversé les échangeurs de chaleur, celui-ci est collecté vers la chambre de sortie 150a, 150b.
Dans un mode de réalisation, comme on peut le voir dans la Figure 3, un dispositif de filtration 122 s'étend depuis les parois extérieures 136 de la chambre de distribution 130 vers le bas ou vers un fond 124 du réservoir du premier fluide 120. Par exemple, le dispositif de filtration 122 a une forme cylindrique s'étendant autour de l'ouverture d'aspiration 131 ou autour de la conduite d'aspiration 132. De cette manière, une filtration est réalisée par une surface filtrante englobant la conduite d'aspiration 132 ou la tulipe de la pompe 160. Quand le réservoir du premier fluide 120 est vidé du premier fluide, il est possible de nettoyer ce dispositif de filtration car l'accès est possible à la fois à l'intérieur du volume du filtre et à l'extérieur de ce volume.
Dans le mode de réalisation représenté dans la Figure 3, le dispositif de filtration est fixé au fond 124 du réservoir d'aspiration et à une paroi inférieure du module d'échangeur 100, par exemple de la chambre de distribution 130 ou des échangeurs de chaleur 1 10a, 1 10b. Néanmoins, il peut exister d'autres possibilités de réaliser un dispositif de filtration qui offre une grande surface filtrante. Par exemple, il est possible de réaliser une cage rigide autour de la pompe et de fixer un moyen de filtration à cette cage. De cette façon, le tuyau d'aspiration 132 peut aussi être plongé dans la mer libre, par exemple pour aspirer de l'eau chaude de mer. Dans le cas de la Figure 3, le dispositif de filtration est implanté dans la piscine d'aspiration et peut avoir une surface filtrante importante afin de limiter des pertes de charges induites. La grande surface des filtres permet de plus d'espacer les périodes de nettoyage de ces filtres, et en conséquence d'augmenter la disponibilité du système ETM.
Les Figures 5 et 6 montrent schématiquement un système d'énergie thermique comprenant deux modules d'échangeurs 200, 300 ayant des fonctions similaires ou identiques, à savoir un premier module d'échangeur 200 et un deuxième module d'échangeur 300. Chaque module 200, 300 est similaire au module d'échangeur de la Figure 4. De cette façon les numéros de référence du premier module 200 sont augmentés par 100 par rapport à ceux de à la Figure 4 et les numéros de référence du deuxième module 300 sont augmentés par 200 par rapport à ceux de la Figure 4. D'autres modes de réalisation peuvent comprendre par exemple trois ou plus de trois modules d'échangeur.
Le premier module 200 et le deuxième module 300 sont reliés l'un à l'autre de manière qu'un fluide peut passer de la chambre de sortie 250a, 250b du premier module 200 à la chambre de sortie 350a, 350b du deuxième module d'échangeur 300 à travers les vannes d'isolement 258a, 258b. Ces vannes 258a, 258b sont des éléments communs aux deux modules 200, 300.
Dans le mode de fonctionnement régulier qui est montré dans la Figure 4, les vannes d'isolement 258a, 258b sont fermées et les vannes de sortie 256a, 256b, 356a, 356b sont ouvertes. De cette manière, chaque module d'échangeur 200, 300 fonctionne séparément l'un de l'autre ou parallèlement. De plus, chaque module d'échangeur 200, 300 a son propre réservoir de premier fluide, non représenté dans les Figures 4 à 6.
Dans un mode de nettoyage, il est possible de connecter le premier module 200 et le deuxième module 300 en série par une ouverture des vannes d'isolement 258a, 258b. Donc, partant du principe que les modules d'une centrale d'énergie thermique des mers sont disposés en parallèle et séparés par les vannes d'isolement 258a, 258b, on peut procéder à une circulation à contrecourant dans l'un des modules 200, 300.
Dans un premier mode de nettoyage (Fig. 5), les vannes d'isolement 258a, 258b sont ouvertes et les vannes de sortie ou vannes de coque 256a, 256b, 356a, 356b sont fermées. La pompe du deuxième module 300 est inactivée et fonctionne en mode de dévirage contrôlé décrit ci-dessous. De cette manière, le premier fluide est aspiré par la pompe du premier module 200, traverse la chambre de distribution 230, les échangeurs de chaleur 210a, 210b du premier module, les chambres de sortie 250a, 250b et les conduites de connexion 254a, 254b respectives pour passer les vannes d'isolement 258a, 258b et les conduites de connexion 354a, 354b respectives, les chambres de sortie 350a, 350b respectives du deuxième module 300 en sens inverse de la direction de flux principale, les échangeurs de chaleur 310a, 310b respectifs du deuxième module d'échangeur 200 en sens inverse de la direction de flux principale, la chambre de distribution 330 et la conduite d'aspiration 332 du deuxième module 300. De cette manière, les échangeurs de chaleur 310a, 310b du deuxième module 300 sont traversés par le premier fluide à l'envers de la direction de flux principale. Alors, il est possible décrasser les échangeurs de chaleur 310a, 310b du deuxième module d'échangeur 300. La pompe d'aspiration du premier module fonctionne à régime nominal, comme dans le mode de fonctionnement régulier. Les vannes d'isolement 258a, 258b sont ouvertes et l'eau est refoulée à contre-courant dans les échangeurs du deuxième module 300. La pompe du deuxième module 300 est arrêtée et entraînée par le flux en sens inverse. Par référence, la pompe du deuxième module 300 est contrôlée en vitesse pour ne pas dépasser une vitesse prédéterminée, par exemple pour ne pas dépasser sa vitesse absolue nominale de rotation. C'est ce qu'on appelle le fonctionnement en mode de dévirage contrôlé. Dans le mode de nettoyage, le système d'énergie thermique n'est pas arrêté et produit toujours de l'énergie, mais l'efficacité est réduite pendant ce mode de nettoyage.
La Figure 6 montre le système d'énergie thermique dans un deuxième mode de nettoyage. Dans ce deuxième mode de nettoyage, les vannes sont dans le même état qu'à la Figure 5 mais c'est la pompe du deuxième module d'échangeur 300 fonctionne au régime nominal, tandis que la pompe du premier module 200 est arrêtée et entraînée par le flux en sens inverse et contrôlée en vitesse, en mode de dévirage contrôlé.
De cette manière, les échangeurs de chaleur 210a, 210b, 310a, 310b du premier module 200 et du deuxième module 300 sont connectés en série pour effectuer un nettoyage, dans le premier mode de nettoyage de l'échangeur de chaleur 310a, 310b du deuxième module 300, et dans le deuxième mode de nettoyage des échangeurs de chaleur 210a, 210a du premier module d'échangeur 200. Dans le mode de nettoyage, le premier fluide passe dans le premier circuit du premier module d'échangeur comme dans le mode de fonctionnement régulière, et passe dans le deuxième échangeur de chaleur en direction opposée à la direction de flux principale. Dans le deuxième mode de nettoyage, le fluide traverse les deux modules d'échangeur de façon inverse.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système d'énergie thermique (1 ) comprenant au moins un module d'échangeur (100, 200, 300) qui comporte au moins un échangeur de chaleur (1 10a, 1 1 Ob, 21 Oa, 210b, 310a, 310b), en particulier deux échangeurs de chaleur, chaque module comprenant au moins un premier circuit (140a, 140b, 240a, 240b, 340a, 340b) pour un premier fluide traversant, dans un mode de fonctionnement régulier, l'échangeur de chaleur dans une direction de flux principale, un deuxième circuit pour un deuxième fluide pour échanger de l'énergie thermique entre le premier fluide et le deuxième fluide, et au moins une pompe (160, 260, 360) comprenant un dispositif d'entraînement (162, 262, 362) de fluide pour entraîner le premier fluide dans la direction de flux principale, caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement est agencé, suivant la direction de flux principale, en amont de l'échangeur de chaleur.
2. Système selon la revendication 1 , caractérisé par une chambre de distribution (130, 230, 330) disposée, suivant la direction de flux principale, en aval du dispositif d'entraînement (162) et en amont du ou de chaque échangeur de chaleur (1 10a, 1 10b, 210a, 210b, 310a, 310b).
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une conduite d'aspiration (132, 232, 332) s'étend à partir de la chambre de distribution (130, 230, 330), le dispositif d'entraînement (162) étant en particulier agencé dans cette conduite.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la conduite d'aspiration (132, 232, 332) a une longueur inférieure à 4 fois son diamètre nominal, en particulier inférieure à 3 fois son diamètre nominal, par exemple entre 1 et 1 ,5 fois son diamètre nominal.
5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chambre de distribution est agencée au moins partiellement au-dessus d'un réservoir du premier fluide.
6. Système selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la pompe (160, 260, 360) comprend un moteur (164) relié au dispositif d'entraînement (162, 262, 362) par un dispositif de transmission de mouvement (166, 266, 366), qui traverse au moins partiellement la chambre de distribution.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un moyen de filtration (122) est arrangé, suivant la direction de flux principale, en amont du dispositif d'entraînement (162, 262, 362), en particulier autour de la conduite d'aspiration (132, 232, 332), pour filtrer le premier fluide susceptible d'être aspiré par le dispositif d'entraînement, le moyen de filtration s'étendant en particulier à partir de la chambre de distribution (130), par exemple jusqu'au fond d'un réservoir du premier fluide.
8. Système selon l'une de revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux modules d'échangeur (200, 300).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le système est adapté pour connecter en série, dans un mode de nettoyage, des premiers circuits (240a, 240b, 340a, 340b) d'au moins deux modules d'échangeur (200, 300) de telle façon que le premier fluide traverse au moins un premier circuit de l'un des modules d'échangeur dans la direction de flux principale et traverse au moins un premier circuit d'un autre module d'échangeur à l'envers de la direction de flux principale.
10. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des échangeurs de chaleur, en particulier tous les échangeurs de chaleur, est ou sont du type échangeurs à plaques.
1 1 . Système selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce qu'une vanne d'isolement (158a, 158b, 258a, 258b) est agencée, suivant la direction de flux principale, dans les premiers circuits connectés en série, en aval des échangeurs de chaleur, de façon à permettre une communication entre des premiers circuits des au moins deux modules d'échangeur.
12. Système selon l'une des revendications 8 à 1 1 , caractérisé en ce que chaque
premier circuit comprend une vanne de sortie (156a, 156b, 256a, 256b, 356a, 356b), par laquelle, dans le mode de fonctionnement régulier, le premier fluide est refoulé en dehors du module d'échangeur respectif.
13. Système selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'au moins deux modules ont des fonctions identiques.
14. Procédé pour faire fonctionner un système selon l'une des revendications 9 à 13, le procédé comprend les étapes suivantes :
- l'entraînement, suivant la direction de flux principale, du premier fluide présent en amont de l'échangeur de chaleur par le dispositif d'entraînement (162, 262, 362) ;
- l'activation d'un mode de nettoyage dans lequel les premiers circuits (240a, 240b, 340a, 340b) d'au moins deux modules d'échangeur sont connectés en série de telle façon que le premier fluide traverse au moins un premier circuit de l'un des modules d'échangeur dans la direction de flux principale et traverse au moins un premier circuit d'un autre module d'échangeur à l'envers de la direction de flux principale.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'activation du mode de net toyage comprend :
- l'ouverture d'au moins une vanne d'isolement (158a, 158b, 258a, 258b) agencée dans les premiers circuits connectés en série, suivant la direction de flux principale, respectivement en aval des deux échangeurs de chaleur (210a, 210b, 310a, 310b) de façon à mettre en communication lesdits premiers circuits.
16. Procédé selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que chaque premier circuit comprend une vanne de sortie (256a, 256b, 356a, 356b), par laquelle, dans le mode de fonctionnement régulier, le premier fluide est refoulé en dehors du module d'échangeur respectif, l'activation du mode de nettoyage comprenant la fermeture, dans chaque premier circuit (240a, 240b, 340a, 340b), de la vanne de sortie.
17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, comprenant en outre dans le mode de nettoyage l'inactivation de l'une des pompes (260, 360) associées aux modules d'échangeur comprenant les premiers circuits connectés en série, en particulier de la pompe associée au module traversé par le premier fluide à l'envers de la direction de flux principale.
18. Procédé selon la revendication 17, comprenant en outre les étapes suivantes :
- la détermination de la vitesse de la pompe inactive,
- la comparaison de cette vitesse avec une vitesse de référence prédéterminée, et,
- la limitation de la vitesse de la pompe inactive à la vitesse de référence prédéterminée.
19. Procédé selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que le mode de nettoyage est activé pour une durée prédéterminée, en particulier pour un temps inférieur à 10 % d'une durée d'activation du mode de fonctionnement régulier, par exemple pour un temps inférieur à 5 % d'une durée d'activation du mode de fonctionnement régulier.
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