FR2933171A1

FR2933171A1 - Sonde pour installations geothermiques

Info

Publication number: FR2933171A1
Application number: FR0854247A
Authority: FR
Inventors: Michele Fancello; Jean Antoine Matzuzzi
Original assignee: UNISTAR EUROP
Current assignee: UNISTAR EUROP
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2010-01-01
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: FR2933171B1

Abstract

La présente invention concerne une sonde de circulation d'un fluide pour installations géothermiques, caractérisée par le fait qu'elle comporte un corps allongé présentant au moins deux conduits parallèles de circulation d'un fluide.

Description

1 L'invention concerne une sonde de circulation d'un fluide pour installations géothermiques. Le renchérissement et la pollution induite par les sources d'énergie fossile conduisent tant les particuliers que les professionnels à s'orienter vers d'autres modes de chauffage ou de rafraîchissement des bâtiments. C'est ainsi que se sont développées des installations géothermiques consistant à exploiter une différence de température entre l'air ambiant et le sol pour, par le biais d'un échange de chaleur, produire soit un chauffage soit un refroidissement dans un bâtiment. Les installations classiques comportent un circuit pour un fluide caloporteur enterré et relié par un système de pompe à chaleur à une installation de régulation de température dans un bâtiment. Suivant une première solution, le circuit comporte une pluralité de sondes consistant chacune en un tuyau de longueur non négligeable, les sondes parcourant une surface sensiblement horizontale enterrée à une profondeur prédéterminée dans le sol. Une autre possibilité consiste à utiliser un circuit fortement verticalisé dans lequel des trous sont formés dans le sol, par exemple par carottage, pour y autoriser le déploiement des sondes par paires de sorte à former le trajet aller et le trajet retour de la portion ainsi enterrée. Après le déploiement des sondes, on rebouche le trou de façon usuelle et on raccorde les sondes verticales au reste du circuit. Les sondes actuellement utilisées peuvent être de longueur relativement importante de sorte à bénéficier du gradient de température le plus élevé possible. Les tuyaux constituant les sondes actuelles sont stockés sous forme d'enroulements et sont déroulés au fur et à mesure de leur déploiement dans les trous généralement par jeu de 2 ou de 4 rouleaux. Cependant, comme indiqué précédemment, les tuyaux doivent être déployés par paires dans les trous ce qui implique une simultanéité de déroulement. Cette exigence de synchronisme est particulièrement difficile à obtenir et l'on constate souvent des décalages de descente dans les trous compliquant fortement la phase d'installation. Aussi bien dans le cas où il y a 4 rouleaux ou 2 rouleaux, il y a un appareil qui doit dérouler simultanément les 2 (ou plus) rouleaux. Si le tube (les longueurs sont importantes) d'une bobine s'entrecroise, cela peut agir comme un frein et bloquer le déroulement de l'autre bobine, rendant la descente du tube dans le trou problématique. On constate par ailleurs que l'installateur a recours à une grande quantité de tuyaux enroulés ce qui gêne tant le stockage que la manutention des éléments constitutifs du circuit. Les tuyaux ont toujours tendance à s'enchevêtrer. Ceci d'autant plus gênant que l'on déploie généralement deux paires de tuyaux par trou et qu'une installation classique comporte plusieurs trous. io Actuellement, le diamètre du trou du forage est très important et donc très coûteux en temps, main d'oeuvre et matériel, car il est impossible de faire descendre convenablement les tubes et d'éviter par exemple les frottements sur les parois. Enfin, pour éviter les problèmes de déroulement des rouleaux durant 15 les phases de transport, manutention et stockage, les palettes contenant les rouleaux sont filmées avec des plastiques thermorétractables très résistants et une main d'oeuvre importante. La présente invention permet de remédier à tout ou partie des inconvénients précités et propose à cet effet une sonde présentant un corps 20 allongé constitué de sorte à combiner deux conduits parallèles formant deux éléments de circulation du fluide dans un même ensemble. Cette disposition assure un déploiement plus facile des sondes à l'intérieur des trous lorsque la configuration de circuit est verticale. Dans un schéma horizontal, l'ensemble est par ailleurs moins encombrant. 25 Une seule bobine est suffisante pour assurer le stockage et le déroulement de deux éléments de circuit dans un trou. On a par ailleurs constaté avec surprise que l'ensemble ainsi formé disposait d'une rigidité plus importante que les tuyaux actuels si bien qu'il était plus facile de le diriger vers le fond du trou, notamment sans blocage sur les parois. 30 Le diamètre des trous de forage peut également être considérablement réduit. D'autres but et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode de réalisation préféré mais non limitatif de l'invention.

Auparavant, il est rappelé que la présente invention concerne une sonde de circulation d'un fluide pour installations géothermiques, caractérisé par le fait qu'elle comporte un corps allongé présentant au moins deux conduits parallèles de circulation d'un fluide.

On introduit ci après différents modes de réalisation indicatifs et non limitatifs de l'invention : - les conduits ont une section intérieure circulaire, - le corps comporte une zone de jonction entre les conduits, - le corps a une forme extérieure sensiblement en 8, io - la sonde comporte un embout reliant les deux conduits à leur extrémité distale, - l'embout comporte une portion de connexion femelle dans laquelle s'insère l'extrémité distale du corps, - le corps est en matière plastique extrudée. L'invention concerne enfin une installation géothermique caractérisé par 15 le fait qu'elle comporte au moins une sonde. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 présente schématiquement la formation d'un trou dans le sol 20 pour le déploiement de tubes de circulation dans une installation géothermique. La figure 2 illustre le déploiement d'une sonde selon l'invention. Les figures 3 et 4 illustrent respectivement deux bobinages de tubes selon l'état de la technique et une coupe transversale d'un tube. La figure 6 montre un mode de réalisation de l'invention et la figure 5 et 25 une vue en coupe suivant les lignes B.B. La figure 1 ne reflète pas un circuit géothermique complet mais illustre les difficultés de mise en place des tuyaux actuels. La figure 2 montre au contraire l'intérêt de l'invention. L'arrangement présenté en figure 3 illustre clairement que les 30 enroulements 3 utilisés jusqu'à présent n'assurent pas un déploiement efficace et pratique des tubes 1. En particulier, chaque tube 1 a tendance à prendre sa propre orientation et toute perturbation dans la vitesse de déroulement engendre des problèmes de mise en place des tubes 1 dans l'installation 4 géothermique. Dans le cas d'un déploiement dans des trous, on constate des mises en contact des tubes 1 avec les parois du trou ce qui génère des blocages et rend difficile l'insertion des tubes jusqu'au fond du trou. Bien que non représenté, une solution classique utilisée par les géotechniciens consiste s à déployer plusieurs paires de tubes dans un seul trou. Dans ce cas, le problème posé par les perturbations de déploiement des tubes 1 est d'autant plus élevé. Tel que figuré dans la vue en coupe de la figure 4, un tube 1 de conception courante comprend une paroi périphérique en matière plastique par io exemple en polyéthylène d'un diamètre généralement compris entre 25 et 50 millimètres, par exemple 32 ou 40 millimètres. Pour un diamètre de 32mm, l'épaisseur des parois de 3mm convient. Elle augmente avec le diamètre. Une dimension similaire convient pour l'épaisseur de la zone 10. La sonde proposée par l'invention diffère fortement de cet état de la 15 technique. Ainsi que visible en figure 6, la sonde est constituée d'un seul tenant regroupant, par le biais d'un corps 11 allongé, une pluralité de conduits 8 ou 9. L'exemple illustré montre la formation de deux conduits 8, 9 mais cette situation n'est pas limitative notamment deux paires de conduits peuvent être réalisées. 20 Ainsi que représenté, deux conduits 8, 9 sont réunis par le biais du corps 11 via une zone de jonction 10 formée dans la même masse. Le corps allongé est avantageusement en polyéthylène et les conduits 8, 9 d'un diamètre adapté aux performances thermodynamiques à assurer par l'installation. Des diamètres utilisés classiquement dans ce domaine peuvent être repris. 25 La sonde 7 telle que représentée a une forme sensiblement en 8 avec un contour totalement arrondie évitant tout point dur ou zone d'accrochage. La formation d'un tel ensemble offre une rigidité importante suivant la hauteur du 8 ce qui favorise le déploiement rectiligne de la sonde 7. 30 Dans le même temps, le rétrécissement central produit au niveau de la zone de jonction 10 limite les consommations de matière et le poids de l'ensemble. Il favorise aussi la capacité d'enroulement.

La figure 6 présente la sonde 7 de l'invention dans une situation enroulée. Un seul enroulement permet ainsi le stockage et le déploiement de deux éléments de circuit. Dans une situation classique, les conduits 8 et 9 assurent pour l'un le trajet aller et pour l'autre le trajet retour du fluide circulant dans l'installation. La mise en communication des conduits 8, 9 s'effectue à leur extrémité distale par l'intermédiaire d'un embout 2 dont un exemple est représenté en figure 6. Cet embout comporte deux voies de connexion dans le conduit 8, 9, ces deux voies étant raccordées de sorte à permettre la mise en communication. io Avantageusement, l'extrémité distale de l'embout est rétrécie et profilée pour à éviter toute zone d'accrochage ou de blocage notamment pour la descente dans les trous. Ensuite, l'embout 2 est avantageusement réalisé de sorte à présenter une extrémité femelle dont le profil est coopérant avec le profil extérieur de l'extrémité distale de la sonde 7 afin de réaliser un assemblage par 15 emmanchement. La mise en place d'une sonde selon l'invention s'effectue de la manière suivante : - une bobine d'enroulement de la sonde 7 est amenée à proximité du trou ou de la zone à équiper. La sonde 7 est progressivement déployée à 20 l'intérieur du trou et cela ne pose aucune gêne selon l'invention dans la mesure ou la sonde 7 est compacte et d'un seul tenant. - lorsque l'embout 2 dont a été préalablement équipée la sonde 7 parvient au fond du trou, on sectionne l'enroulement à une hauteur légèrement supérieure à la profondeur du trou et on raccorde l'extrémité supérieure de la 25 sonde 7 au reste du circuit de fluide. Grâce à l'invention, le gain de durée d'installation est particulièrement significatif.

Claims

REVENDICATIONS1. Sonde (7) de circulation d'un fluide pour installations géothermiques, caractérisée par le fait qu'elle comporte un corps (11) allongé présentant au moins deux conduits (8, 9) parallèles de circulation d'un fluide.
2. Sonde (7) selon la revendication 1 dans laquelle les conduits (8, 9) ont une section intérieure circulaire.
3. Sonde (7) selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle le corps (11) comporte une zone de jonction (10) entre les conduits (8, 9). io
4. Sonde (7) selon une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle le corps (11) a une forme extérieure sensiblement en 8.
5. Sonde (7) selon une quelconque des revendications précédentes comportant un embout (2) reliant les deux conduits (8, 9) à leur extrémité distale. 15
6. Sonde (7) selon la revendication 5 dans laquelle l'embout (2) comporte une portion de connexion femelle dans laquelle s'insère l'extrémité distale du corps (11).
7. Sonde (7) selon une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le corps (11) est en matière plastique extrudée. 20
8. Installation géothermique caractérisé par le fait qu'elle comporte au moins une sonde (7) selon l'une des revendications 1 à 7.