ÉQUIPEMENT DE CHAUFFAGE OU DE REFROIDISSEMENT COMPORTANT UNE POMPE A CHALEUR GÉOTHERMIQUE ASSOCIÉE A UNE INSTALLATION DE PRODUCTION DE NEIGE DE CULTURE

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine technique de la production de la chaleur ou du froid par l'utilisation d'une pompe à chaleur géothermique et plus précisément, à l'aide d'une pompe à chaleur géothermique à fluide intermédiaire.

[0002] D'une manière classique, une pompe à chaleur est une machine thermodynamique permettant de transférer la chaleur du milieu le plus froid vers le milieu le plus chaud. Une pompe à chaleur utilisant la chaleur du sol est appelée une pompe à chaleur géothermique.

[0003] De manière connue, une pompe à chaleur géothermique à fluide intermédiaire comporte un circuit de captage ou d'échange enterré dans le sol et un circuit classique de fluide frigorigène évoluant successivement en particulier dans un évaporateur, un compresseur, un condenseur et un détendeur. L'évaporateur assure ainsi l'échange de chaleur entre le circuit de captage enterré et le fluide frigorigène tandis que le condenseur assure l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et un circuit extérieur d'utilisation de tout type (plancher chauffant, ventilo convecteur ou radiateur basse température par exemple).

[0004] Selon une variante de réalisation, une pompe à chaleur géothermique peut également être du type réversible c'est-à-dire être capable de transférer de la chaleur du circuit extérieur d'utilisation vers le circuit de captage enterré qui assure le transfert de la chaleur vers le sol. Ce type de pompe à chaleur présente ainsi alternativement, un mode de fonctionnement de chauffage et un mode de fonctionnement de climatisation ou de refroidissement.

[0005] Dans l'état de la technique, il a été proposé diverses applications pour les pompes à chaleur. Par exemple, le document EP -A-1 344 996 décrit une pompe à chaleur dont la chaleur est utilisée dans un système de chauffage pour bâtiments ou autres et le froid est utilisé à la conservation d'une couche de neige déjà formée. De même, la demande de brevet CA-A-2 599 769 décrit une installation dans laquelle une pompe à chaleur est utilisée à la fois pour la création de glace d'une patinoire et la production d'eau chaude. Par ailleurs, la demande de brevet EP-A-1 826 514 décrit une installation présentant un cycle frigorifique dont le chaud est utilisé dans une chaudière ou pour le chauffage d'un bâtiment et le froid pour climatiser un bâtiment ou pour produire de la glace dans une patinoire et/ou refroidir de l'air en vue de fabriquer de la neige.

[0006] D'une manière générale, les pompes à chaleur géothermiques sont amenées à connaître un développement relativement important en raison de l'augmentation du prix du pétrole et des préoccupations écologiques. Toutefois, la pompe à chaleur géothermique comporte des limitations de mise en oeuvre notamment en raison des contraintes liées à la mise en place d'un circuit enterré de captage performant avec un fluide caloporteur incongelable et à son coût d'implantation.

[0007] La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'état de la technique en proposant un équipement adapté pour produire du chauffage voire du refroidissement à l'aide d'une pompe à chaleur géothermique pourvue d'un circuit de captage ou d'échange enterré dans le sol, adapté pour présenter de bonnes performances d'échange thermique tout en ne représentant pas un investissement important.

[0008] Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un équipement de production alternée soit de neige et culture, soit de chauffage ou de refroidissement à l'aide d'une pompe à chaleur géothermique.

[0009] Pour atteindre un tel objectif, l'équipement de production alternée, selon l'invention, comporte :

• une installation de production de neige de culture comportant :

  . un réseau enterré d'eau sous pression relié à une source d'alimentation et comportant en particulier un ensemble de canalisations enterrées,

  . des dispositifs de pulvérisation d'eau et d'air sous pression, raccordés aux canalisations enterrées par des obturateurs commandés et adaptés pour la formation de neige de culture,

• au moins une pompe à chaleur avec un circuit d'échange avec le sol, comportant un circuit de fluide frigorigène évoluant successivement en particulier dans un premier échangeur de chaleur, dans un compresseur et dans un deuxième échangeur de chaleur, le premier échangeur assurant l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et un circuit de raccordement au réseau enterré d'eau de l'installation de production de neige de culture, à l'aide d'obturateurs commandés, le deuxième échangeur assurant l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et un circuit extérieur d'utilisation,
• et un système de configuration permettant soit de déconnecter le circuit de raccordement de la pompe à chaleur avec le réseau enterré d'eau de l'installation de production de neige de culture lors de la phase de production de la neige de culture, soit de former, lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur, au moins une boucle de circulation d'eau réalisant le circuit d'échange avec le sol de la pompe à chaleur et formée à partir du circuit de raccordement et d'au moins une partie des canalisations enterrées du réseau enterré d'eau de l'installation de production de neige de culture.

[0010] Avantageusement, le circuit de raccordement comporte au moins un moyen de mise en circulation de l'eau dans la boucle de circulation d'eau, ce moyen de mise en circulation étant commandé pour fonctionner lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur.

[0011] Selon une variante de réalisation, la pompe à chaleur produit du chauffage de sorte que le premier échangeur de chaleur fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant de la boucle de circulation d'eau tandis que le deuxième échangeur de chaleur fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à dégager de la chaleur dans le circuit extérieur d'utilisation.

[0012] Selon une autre variante de réalisation, la pompe à chaleur assure un refroidissement de sorte que le premier échangeur de chaleur fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à fournir de la chaleur à la boucle de circulation d'eau tandis que le deuxième échangeur de chaleur fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant du circuit extérieur d'utilisation.

[0013] Selon une autre variante de réalisation, la pompe à chaleur est réversible de sorte que le premier échangeur de chaleur fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant de la boucle de circulation d'eau, pendant le mode chauffage, et pour condenser le fluide frigorigène de manière à fournir de la chaleur à la boucle de circulation d'eau pendant le mode refroidissement tandis que le deuxième échangeur de chaleur fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à dégager de la chaleur dans le circuit extérieur d'utilisation pendant le mode chauffage et pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant du circuit extérieur d'utilisation pendant le mode refroidissement.

[0014] Selon une autre variante de réalisation, la pompe à chaleur comporte en tant que premier et deuxième échangeurs de chaleur, un condenseur et un évaporateur tandis que le circuit extérieur d'utilisation et le circuit d'échange avec le sol comportent des moyens pour intervertir l'échange entre lesdits circuits et le condenseur et l'évaporateur.

[0015] Selon une autre caractéristique de l'invention, le système de configuration permet de commander selon les phases de fonctionnement, les obturateurs du circuit de raccordement et des obturateurs équipant des canalisations enterrées de l'installation de production de neige de culture.

[0016] Avantageusement, le système de configuration permet de commander de manière automatique les obturateurs du circuit de raccordement et des obturateurs équipant des canalisations enterrées de l'installation de production de neige de culture.

[0017] Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de production alternée soit de neige de culture soit de chauffage ou de refroidissement à l'aide d'un équipement de production.

[0018] Selon l'invention, on utilise pendant l'arrêt de l'installation de production de neige de culture au moins une partie du réseau enterré d'eau de l'installation de production de neige de culture pour former le circuit d'échange avec le sol de la pompe à chaleur.

[0019] Avantageusement, ce procédé de production alternée consiste à former le circuit d'échange avec le sol en ajoutant des conduites de raccordement et/ou des obturateurs.

[0020] Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

La Figure 1 est une vue schématique d'un équipement de production alternée conforme à l'invention.

La Figure 2 est un schéma de l'équipement de production alternée conforme à l'invention lors de phase de production de la neige de culture.

La Figure 3 est un schéma de l'équipement de production alternée lors de la phase de production du chauffage ou du refroidissement.

[0021] Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 1, l'équipement de production 1 selon l'invention comporte une installation de production de neige de culture 1 et au moins une et dans l'exemple illustré une pompe à chaleur géothermique II. L'équipement de production 1 comporte également un circuit de raccordement III entre l'installation de production de neige de culture 1 et la pompe à chaleur géothermique II.

[0022] L'équipement de production 1 selon l'invention est ainsi adapté pour produire de façon alternée, soit de la neige de culture pendant une phase de production de neige de culture à l'aide de l'installation de production I, soit du chauffage ou du refroidissement pendant une phase de fonctionnement de la pompe à chaleur II utilisant une partie des équipements de l'installation de production de neige de culture I comme cela sera expliqué dans la suite de la description.

[0023] L'installation de production de neige de culture I comporte notamment un réseau enterré d'eau sous pression 2 relié à une source d'alimentation 3 de tout type tels qu'un captage, une réserve collinaire, un lac, une nappe phréatique, etc. Ce réseau enterré d'eau sous pression 2 comporte en particulier un ensemble de canalisations enterrées 4 distribuées dans le sol à une profondeur de l'ordre de 1,20 mètre environ. D'une manière classique, ces canalisations enterrées 4 sont généralement métalliques, c'est-à-dire sont des tubes en fonte ou en acier. Bien entendu, tout ou partie de ces canalisations enterrées 4 peuvent être réalisées en d'autres matériaux tels qu'en polyéthylène ou en matériaux composites.

[0024] Il est à noter que le réseau enterré d'eau sous pression 2 peut présenter de nombreuses configurations qui dépendent du nombre et de la répartition des pistes ou des aires à enneiger. Dans l'exemple de réalisation illustré de manière schématique à la Fig. 1, le réseau enterré d'eau sous pression 2 comporte un ensemble de canalisations enterrées 4 réparties, dans l'exemple illustré, en une première, deuxième, troisième et quatrième branches A, B, C, D, montées en parallèle les unes aux autres et raccordées d'un côté, sur une première branche commune E et de l'autre côté, sur une deuxième branche commune F.

[0025] Le réseau enterré d'eau sous pression 2 comporte également un système de mise en pression P₁, P₂ de l'eau à intérieur des canalisations enterrées 4. Dans l'exemple illustré, le système de mise sous pression P₁, P₂ comporte une première pompe P₁ et une deuxième pompe P₂ dont les entrées sont reliées à la source d'alimentation 3. Les sorties des pompes P₁ et P₂ sont reliées à la première branche commune E des canalisations enterrées 4 pour assurer la circulation de l'eau sous pression à l'intérieur de l'ensemble des canalisations enterrées 4. Dans l'exemple illustré, les sorties des première et deuxième pompes P₁, P₂ sont connectées sur la première branche commune E des canalisations enterrées 4, respectivement entre les première et deuxièmes branches A, B et entre les troisième et quatrième branches C, D. Les pompes P₁ et P₂ sont adaptées pour assurer une mise en pression de l'eau sous haute ou basse pression. Il est à noter que le système de mise en pression de l'eau à l'intérieur des canalisations enterrées 4 peut être différent et par exemple du type gravitaire.

[0026] De manière classique, le réseau enterré d'eau sous pression 2 peut comporter également des obturateurs commandés V_i (avec i = 1 à n) permettant de contrôler sélectivement l'alimentation en eau des différentes canalisations enterrées 4.

[0027] Ces obturateurs commandés V_i sont répartis sur le réseau enterré d'eau sous pression 2 en fonction des parties des canalisations enterrées à alimenter ou non en eau. Ces obturateurs commandés V_i sont de tous types connus en soi pour ouvrir ou fermer les canalisations et peuvent être de type manuel. De préférence, ces obturateurs commandés V_i sont commandés automatiquement à l'aide d'un système centralisé de pilotage à distance 5.

[0028] Dans l'exemple illustré, le réseau enterré d'eau sous pression 2 comporte :

- un premier obturateur commandé V₁ monté sur la deuxième branche commune F entre la deuxième branche B et la troisième branche C des canalisations enterrées 4,

- un deuxième obturateur commandé V₂ monté sur la première branche commune E entre la deuxième branche B et la troisième branche C des canalisations enterrées 4,

- un troisième obturateur commandé V₃, monté à la sortie de la source d'alimentation 3 en amont de l'entrée des pompes P₁, P₂,

- un quatrième obturateur commandé V₄ et un cinquième obturateur commandé V₅ montés respectivement à la sortie de la première pompe P₁ et de la deuxième pompe P₂, en amont de la première branche commune E des canalisations enterrées 4.

[0029] Cette installation de production de neige de culture I comporte également des dispositifs de pulvérisation 6 d'eau et d'air sous pression raccordés aux canalisations enterrées 4 par des obturateurs commandés 7 d'isolement. Ces dispositifs de pulvérisation 6 sont adaptés pour assurer la formation de neige de culture et sont des enneigeurs de tous types connus en soi tels par exemple, des enneigeurs monofluide ou bifluides air-eau, ventilateurs ou autres, fonctionnant à haute ou basse pression. Ces dispositifs de pulvérisation 6 ne sont pas décrits plus précisément car ils sont bien connus de l'homme du métier. A cet égard, il est à noter que le réseau d'air comprimé éventuel pour l'alimentation des dispositifs de pulvérisation 6 n'a pas été représenté sur les figures par souci de simplification.

[0030] Les dispositifs de pulvérisation 6 sont ainsi alimentés notamment par l'eau sous pression circulant dans les canalisations enterrées 4. L'alimentation en eau sous pression des dispositifs de pulvérisation 6 est réglée par les obturateurs commandés 7 d'isolement qui sont de tous types connus. Ces obturateurs commandés 7 d'isolement sont pilotés manuellement ou de préférence automatiquement à l'aide du système centralisé de pilotage à distance 5.

[0031] L'équipement de production 1 selon l'invention comporte également au moins une pompe à chaleur II comportant en particulier un circuit de fluide frigorigène 10 amené à circuler successivement dans un premier échangeur de chaleur 11, un compresseur 12, un deuxième échangeur de chaleur 13 et un détendeur 14. Le fluide frigorigène circule dans la pompe à chaleur II en subissant un cycle de transformation qui n'est pas décrit précisément car il est bien connu de l'homme du métier.

[0032] Cette pompe à chaleur II comporte classiquement également un circuit extérieur d'utilisation 16 de tout type connu en soi. Ce circuit extérieur d'utilisation 16 est associé au deuxième échangeur 13 qui assure l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et le circuit extérieur d'utilisation 16.

[0033] Cette pompe à chaleur II de type géothermique comporte également un circuit d'échange 19 avec le sol qui sera décrit plus précisément en relation de la Fig. 3. Ce circuit d'échange avec le sol 19 est associé au premier échangeur 11 qui assure l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et ce circuit d'échange avec le sol 19. Il est à noter que la pompe à chaleur II est adaptée pour fonctionner selon un mode de fonctionnement unique à savoir selon un mode refroidissement ou climatisation ou selon un mode chauffage. La pompe à chaleur II peut être de type réversible de manière à assurer alternativement soit un mode refroidissement, soit un mode chauffage.

[0034] Il est à noter que la pompe à chaleur II est représentée de façon schématique par souci de simplification en considérant qu'une pompe à chaleur de type réversible est également bien connue.

[0035] Lorsque la pompe à chaleur II fonctionne en mode chauffage, le premier échangeur de chaleur 11 est un évaporateur ou fonctionne comme un évaporateur pour évaporer le fluide frigorigène du circuit 10 de manière à absorber la chaleur provenant du circuit d'échange avec le sol 19 tandis que le deuxième échangeur de chaleur 13 est un condenseur ou fonctionne comme un condenseur pour condenser le fluide frigorigène du circuit 10 de manière à dégager de la chaleur dans le circuit extérieur d'utilisation 16. Le circuit extérieur d'utilisation 16 peut être de tous types et se comporter comme un émetteur de chauffage, un plancher chauffant, un ventilo-convecteur, un radiateur basse température par exemple.

[0036] Lorsque la pompe à chaleur II fonctionne en mode refroidissement ou climatisation, le deuxième échangeur de chaleur 13 est un évaporateur ou fonctionne comme un évaporateur pour évaporer le fluide frigorigène du circuit 10 de manière à absorber la chaleur provenant du circuit extérieur d'utilisation 16 tandis que le premier échangeur de chaleur 11 est un condenseur ou fonctionne comme un condenseur pour condenser le fluide frigorigène du circuit 10 de manière à fournir de la chaleur au circuit d'échange avec le sol 19 qui restitue la chaleur au sol.

[0037] Bien entendu, à la place d'intervertir le mode de fonctionnement des premier et deuxième échangeurs de chaleur 11, 13, il peut être prévu d'assurer une interversion entre le circuit extérieur d'utilisation 16 et le circuit d'échange avec le sol 19 par interversion des entrées et sorties des échangeurs de chaleur 11, 13. Dans ce cas, les premier et deuxième échangeurs 11, 13 fonctionnent toujours uniquement par exemple respectivement en évaporateur et condenseur tandis que le circuit extérieur d'utilisation 16 et le circuit d'échange avec le sol 19 comportent des obturateurs automatiques pour intervertir l'échange entre lesdits circuits et le condenseur et l'évaporateur.

[0038] Selon une caractéristique de l'objet de l'invention, le circuit d'échange avec le sol 19 comporte au moins une partie du réseau enterré d'eau sous pression 2 de l'installation de production de neige de culture I. En d'autres termes, tout ou partie du réseau enterré d'eau sous pression 2 de l'installation de production de neige de culture I est destinée à former au moins en partie le circuit d'échange avec le sol 19 de la pompe à chaleur géothermique II.

[0039] Conformément à l'invention, l'équipement de production 1 comporte un circuit de raccordement III de la pompe à chaleur II avec le réseau enterré d'eau sous pression 2 de l'installation de production de neige de culture I. Ce circuit de raccordement III forme avec au moins une partie du réseau enterré d'eau sous pression 2, le circuit d'échange avec le sol 19 de la pompe à chaleur II.

[0040] Ce circuit de raccordement III comporte des conduites 21, 22 enterrées ou non et munies d'obturateurs commandés U_i de raccordement (avec i = 1 à 2 dans l'exemple illustré). Ce circuit de raccordement III qui est associé au premier échangeur 11 comporte dans l'exemple illustré, du côté de la sortie de l'échangeur 11, une conduite aller 21 équipé d'un premier obturateur commandé de raccordement U₁, avec la première branche commune E entre les première A et deuxième branches B des canalisations enterrées 4. Le circuit de raccordement III comporte du côté de l'entrée du premier échangeur 11, une conduite retour 22 équipé d'un deuxième obturateur commandé de raccordement U₂, avec la première branche commune E entre la troisième C et la quatrième D branches des canalisations enterrées 4. Bien entendu, la pompe à chaleur II peut être raccordée, à l'aide du circuit de raccordement III, à n'importe quelle partie du réseau enterré d'eau sous pression 2. Ainsi dans l'exemple de la Fig. 1, les conduites aller 21 et retour 22 peuvent être raccordées sur la deuxième branche commune F entre respectivement les première A et deuxième B branches d'une part et les troisième C et quatrième D branches d'autre part.

[0041] Le circuit de raccordement III comporte également un moyen de mise en circulation 23 de l'eau dans la boucle de circulation d'eau 19. Par exemple, le moyen de mise en circulation de l'eau 23 est un circulateur.

[0042] L'équipement de production 1 comporte également un système de configuration 30 permettant soit de déconnecter la pompe à chaleur II avec le réseau enterré d'eau sous pression 2 de l'installation de production de neige de culture I lors de la phase de production de la neige de culture, soit de créer ou de former, lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur II, le circuit d'échange avec le sol 19 sous la forme d'au moins une boucle de circulation d'eau, à partir du circuit de raccordement III et d'au moins une partie des canalisations enterrées 4 du réseau enterré d'eau sous pression 2 de l'installation de production de neige de culture I. En d'autres termes, le système de configuration 30 permet de piloter, de commander ou de faire passer l'équipement de production 1 de la phase de production de neige de culture à l'aide de l'installation de production I, à la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur II dont le circuit d'échange avec le sol 19 comporte au moins une partie des canalisation enterrées 4 de l'installation de production de neige de culture I. Bien entendu, le système de configuration 30 est adapté pour faire passer inversement, l'équipement de production 1 de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur, à la phase de production de neige de culture.

[0043] Le système de configuration 30 permet de piloter les obturateurs commandés de raccordement U₁, U₂ pour déconnecter ou connecter la pompe à chaleur II au réseau enterré d'eau 2. Le système de configuration 30 permet également de créer le circuit d'échange avec le sol 19 en utilisant au mieux les canalisations enterrées 4. Ainsi, dans le cas où le réseau enterré d'eau 2 est pourvu des obturateurs commandés V_i, alors le système de configuration 30 est adapté pour permettre de piloter ces obturateurs commandés V_i pour créer au moins une boucle de circulation d'eau.

[0044] A cet effet, le système de configuration 30 utilise tout ou partie des canalisations enterrées 4. Il est possible de n'utiliser qu'une partie du réseau enterré d'eau 2 et/ou de rajouter des obturateurs commandés V_i supplémentaires et/ou des conduites supplémentaires. Ces conduites supplémentaires et/ou ces obturateurs commandés sont considérés comme faisant partie du circuit de raccordement III. Il doit être noté que le système de configuration 30 permet de commander les différents obturateurs V_i, U_i de façon manuelle ou de préférence de façon automatique. Lors d'une commande automatique, le système de configuration 30 est de préférence asservi au système centralisé de pilotage à distance 5 appartenant à l'installation de production de neige de culture I pour notamment des raisons de sécurité et éviter des redondances dans les commandes. En d'autres termes, le système centralisé de pilotage à distance 5 peut être un système maître dont l'un des systèmes esclave est le système de configuration 30. Des fonctions du système de configuration 30 peuvent ainsi être assurées par le système centralisé de pilotage à distance 5.

[0045] Le fonctionnement de l'équipement de production 1 tel qu'illustré découle directement de la description qui précède.

[0046] Lorsque la production de neige de culture s'avère nécessaire, l'installation de production de neige de culture I fonctionne alors que la pompe à chaleur II est à l'arrêt. Lors de cette phase de production de la neige de culture, le système de commande 30 assure la fermeture des obturateurs commandés U₁ et U₂ afin de déconnecter la pompe à chaleur II de l'installation de production de neige de culture I. Bien entendu, le circulateur 23 est à l'arrêt.

[0047] Lors de cette phase de production de la neige de culture, l'installation de production de neige de culture I est pilotée pour permettre la fourniture de la neige de culture. A cet égard, les pompes P₁ et P₂ sont mises en marche et les troisième V₃, quatrième V₄ et cinquième V₅ obturateurs sont ouverts tandis que les premier V₁ et deuxième V₂ obturateurs sont fermés. La circulation de l'eau à l'intérieur des canalisations enterrées 4 est représentée de façon schématique à la Fig. 2. Les pompes P₁, P₂ alimentent ainsi en eau, à partir de la source d'alimentation 3, les différentes branches A, B, C, D, E, F équipées des dispositifs de pulvérisation 6. Tout ou partie des obturateurs d'isolement 7 sont ouverts pour permettre la production de la neige de culture.

[0048] Lorsque la production de la neige de culture ne s'avère plus nécessaire, l'installation de production de neige de culture I est arrêtée. Les obturateurs d'isolement 7 sont fermés, les pompes P₁ et P₂, sont arrêtées et les troisième V₃, quatrième V₄ et cinquième V₅ obturateurs sont fermés. Il est à noter que le réseau enterré d'eau sous pression 2 reste en charge.

[0049] Pendant l'arrêt de la production de la neige de culture, il peut être avantageux de produire soit de la chaleur soit du refroidissement à l'aide de la pompe à chaleur géothermique II.

[0050] Lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur II, la pompe à chaleur II est mise en marche et le système de configuration 30 permet de piloter l'ouverture des premier U₁ et deuxième U₂ obturateurs de raccordement pour assurer la connexion du réseau de raccordement III au réseau enterré d'eau sous pression 2. Le système de configuration 30 permet de piloter les obturateurs commandés V_i de manière à utiliser au moins une partie des canalisations enterrées 4 pour réaliser au moins une boucle de circulation d'eau 19.

[0051] Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 3, le premier obturateur V₁ est ouvert et le deuxième obturateur V₂ est fermé tandis que les troisième V₃, quatrième V₄ et cinquième V₅ obturateurs restent fermés. Le système de configuration 30 permet de piloter la mise en route du circulateur 23 qui assure la circulation de l'eau dans la boucle de circulation d'eau 19. Tel que cela ressort clairement de la Fig. 3, après avoir traversé l'échangeur de chaleur 11, l'eau circule dans la conduite aller 21, et ensuite via la première branche commune E, dans la première A et deuxième B branches. L'eau traverse ensuite le premier obturateur V1 pour circuler ensuite en parallèle dans les troisième C et quatrième branches D. L'eau récupérée par la première branche commune E est ensuite amenée par la conduite de retour 22 jusqu'au circulateur 23 qui permet de renvoyer l'eau dans la canalisation de départ 21, après avoir traversé l'échangeur de chaleur 11.

[0052] La boucle de circulation d'eau 19 permet ainsi de prélever la chaleur du sol lors du fonctionnement de la pompe à chaleur II en mode de chauffage, cette chaleur étant amenée jusqu'au premier échangeur de chaleur 11. Lorsque la pompe à chaleur II fonctionne selon le mode refroidissement ou climatisation, la boucle de circulation d'eau 19 permet de restituer au sol, la chaleur fournie par le circuit extérieur d'utilisation 16 à travers le deuxième échangeur de chaleur 13 et le premier échangeur de chaleur 11.

[0053] Il ressort de la description qui précède que sans affecter le fonctionnement de l'installation de production de neige de culture I, il apparaît possible de produire de la chaleur ou du refroidissement avec une pompe à chaleur géothermique, avec une réduction importante des investissements puisque le circuit d'échange avec le sol a été mis en place lors de l'implantation de l'installation de production de neige de culture 1.

[0054] Il ressort de la description qui précède que le basculement automatique de la phase de production de neige de culture à la phase de production de la chaleur ou de refroidissement permet de profiter de la pompe à chaleur dès l'arrêt de l'installation de production de neige de culture I et, inversement. Il est à noter que le basculement de fonctionnement n'entraîne aucun choc hydraulique ou thermique dans l'équipement de production 1.

[0055] Par ailleurs, le réseau enterré d'eau 2 comporte des canalisations enterrées généralement métalliques souvent de gros diamètre qui favorisent les échanges entre l'eau et le sol, ce qui permet de réduire considérablement la surface de tube nécessaire à l'échange par m² de sol. Cette solution offre l'avantage d'utiliser uniquement l'eau comme fluide caloporteur dans le circuit d'échange avec le sol 19, sans addition d'adjuvant tel que glycol ou autres.

[0056] Dans l'exemple illustré sur les Figures, la totalité du réseau enterré d'eau 2 est utilisé dans le circuit d'échange avec le sol 19. Bien entendu, en fonction de la configuration du réseau enterré d'eau 2, il peut être possible de n'utiliser qu'une partie de ce réseau enterré d'eau 2, avec nécessité éventuellement de rajouter des conduites et/ou des obturateurs commandés comme indiqué ci-avant.

[0057] A cet égard, il est indiqué ci-dessus que la production de la neige de culture est réalisée alternativement par rapport au fonctionnement de la pompe à chaleur II. Bien entendu suivant la structure du réseau enterré 2, il peut être envisagé de diviser ce réseau enterré d'eau 2 en plusieurs parties avec l'une des parties fonctionnant pour produire de la neige de culture alors que l'autre partie qui n'est pas utilisée pour la production de la neige de culture peut alors être utilisée dans le cadre du fonctionnement en pompe à chaleur. En d'autres termes, les mêmes canalisations enterrées 4 ne peuvent pas être utilisées en même temps pour produire de la neige de culture et du chauffage ou du refroidissement. Par contre, une partie des canalisations enterrées 4 peut être utilisée pour la production de neige de culture alors qu'une autre partie des canalisations enterrées 4 est utilisée pour le fonctionnement en pompe à chaleur.

[0058] Il est à noter que le refroidissement du sol lors du fonctionnement de la pompe à chaleur II favorise le fonctionnement suivant en production de neige de culture grâce au refroidissement de l'eau dans les canalisations enterrées 4 avant son arrivée aux dispositifs de pulvérisation 6. De la même façon, le fonctionnement en production de neige de culture avec de l'eau à température plus élevée conduit à un réchauffement du sol, ce qui est favorable au fonctionnement suivant en pompe à chaleur.

[0059] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre défini dans les revendications.

Revendications

1. Equipement de production alternée soit de neige de culture soit de chauffage ou de refroidissement comportant:

- une installation (I) de production de neige de culture comportant :

. un réseau enterré d'eau sous pression (2) relié à une source d'alimentation (3) et comportant en particulier un ensemble de canalisations enterrées (4),

. des dispositifs de pulvérisation (6) d'eau et d'air sous pression, raccordés aux canalisations enterrées par des obturateurs commandés (7) et adaptés pour la formation de neige de culture,

- au moins une pompe à chaleur (II) avec un circuit d'échange avec le sol, comportant un circuit de fluide frigorigène (10) évoluant successivement en particulier dans un premier échangeur de chaleur (11), dans un compresseur (12) et dans un deuxième échangeur de chaleur (13), le premier échangeur (11) assurant l'échange de chaleur (13) entre le fluide frigorigène et un circuit de raccordement (III) au réseau enterré d'eau (2) de l'installation de production de neige de culture (I), à l'aide d'obturateurs commandés (U_i), le deuxième échangeur (13) assurant l'échange de chaleur entre le fluide frigorigène et un circuit extérieur d'utilisation (16),

- et un système de configuration (30) permettant soit de déconnecter le circuit de raccordement (III) de la pompe à chaleur (II) avec le réseau enterré d'eau (2) de l'installation de production de neige de culture (I) lors de la phase de production de la neige de culture, soit de former, lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur, au moins une boucle de circulation d'eau (19) réalisant le circuit d'échange avec le sol de la pompe à chaleur (II) et formée à partir du circuit de raccordement (III) et d'au moins une partie des canalisations enterrées (4) du réseau enterré d'eau (2) de l'installation de production de neige de culture (I).

2. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de raccordement (III) comporte au moins un moyen (23) de mise en circulation de l'eau dans la boucle de circulation d'eau (19), ce moyen de mise en circulation (23) étant commandé pour fonctionner lors de la phase de fonctionnement de la pompe à chaleur (II).

3. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à chaleur (II) produit du chauffage de sorte que le premier échangeur de chaleur (11) fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant de la boucle de circulation d'eau (19) tandis que le deuxième échangeur de chaleur (13) fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à dégager de la chaleur dans le circuit extérieur d'utilisation (16).

4. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à chaleur (II) assure un refroidissement de sorte que le premier échangeur de chaleur (11) fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à fournir de la chaleur à la boucle de circulation d'eau (19) tandis que le deuxième échangeur de chaleur (13) fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant du circuit extérieur d'utilisation (16).

5. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe à chaleur (II) est réversible de sorte que le premier échangeur de chaleur (11) fonctionne pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant de la boucle de circulation d'eau (19), pendant le mode chauffage, et pour condenser le fluide frigorigène de manière à fournir de la chaleur à la boucle de circulation d'eau pendant le mode refroidissement tandis que le deuxième échangeur de chaleur (13) fonctionne pour condenser le fluide frigorigène de manière à dégager de la chaleur dans le circuit extérieur d'utilisation (16) pendant le mode chauffage et pour évaporer le fluide frigorigène de manière à absorber la chaleur provenant du circuit extérieur d'utilisation (16) pendant le mode refroidissement.

6. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe à chaleur (II) comporte en tant que premier et deuxième échangeurs de chaleur (11, 13), un condenseur et un évaporateur tandis que le circuit extérieur d'utilisation (16) et le circuit d'échange avec le sol (19) comportent des moyens pour intervertir l'échange entre lesdits circuits et le condenseur et l'évaporateur.

7. Equipement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de configuration (30) permet de commander selon les phases de fonctionnement, les obturateurs (U_i) du circuit de raccordement (III) et des obturateurs (V_i) équipant des canalisations enterrées (4) de l'installation de production de neige de culture (I).

8. Equipement selon la revendication 7, caractérisé à ce que le système de configuration (30) permet de commander de manière automatique les obturateurs (U_i) du circuit de raccordement (III) et des obturateurs (V_i) équipant des canalisations enterrées (4) de l'installation de production de neige de culture (I).

9. Procédé de production alternée soit de neige de culture soit de chauffage ou de refroidissement à l'aide d'un équipement selon l'une des revendication 1 à 8, dans lequel on utilise pendant l'arrêt de l'installation de production de neige de culture (I) au moins une partie du réseau enterré d'eau (2) de l'installation de production de neige de culture (I) pour former le circuit d'échange avec le sol (19) de la pompe à chaleur (II).

10. Procédé de production alternée selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste à former le circuit d'échange avec le sol (19) en ajoutant des conduites de raccordement et/ou des obturateurs.

Claims

1. Equipment for producing in alternation either artificial snow or heating or cooling, comprising :

• an artificial snow production installation comprising:

• a buried pressurized water network connected to a supply source and including in particular a set of buried pipes; and

• spray devices for spraying water and air under pressure, the spray devices being connected to the buried pipes by controlled valves and being adapted to form artificial snow;

• at least one heat pump with a ground heat exchanger circuit, the heat exchanger including a refrigerant fluid circuit passing successively in particular through a first heat exchanger, through a compressor, and through a second heat exchanger, the first heat exchanger serving to exchange heat between the refrigerant fluid and a connection circuit connecting to the buried water network of the artificial snow production installation, by means of controlled valves, the second heat exchanger exchanging heat between the refrigerant fluid and an external utilization circuit; and

• a configuration system serving either to disconnect the convection circuit of the heat pump from the buried water network of the artificial snow production installation during the artificial snow production stage, or to act during the heat pump operation stage to form at least one water circulation loop providing the ground heat exchanger circuit of the heat pump and formed by the convection circuit and at least a portion of the buried pipes of the buried water network of the artificial snow production installation.

2. Equipment according to claim 1, wherein the connection circuit includes at least circulator means for circulating water in the water circulation loop, said circulator means being controller to operate during the heat pump operating stage.

3. Equipment according to claim 1, wherein the heat pump produces heating so that the first heat exchanger operates as an evaporator for the refrigerant fluid so as to absorb heat coming from the water circulation loop, while the second heat exchanger operates to condense the refrigerant fluid so as to deliver heat to the external utilization circuit.

4. Equipment according to claim 1, wherein the heat pump performs cooling so that the first heat pump operates to condense the refrigerant fluid so as to deliver heat to the water circulation loop, while the second heat exchanger operates to evaporate the refrigerant fluid so as to absorb heat coming from the external utilization circuit.

5. Equipment according to claim 1, wherein the heat pump is reversible so that the first heat exchanger operates to evaporate the refrigerant fluid so as to absorb heat coming from the water circulation loop during heating mode, and to condense the refrigerant fluid so as to deliver heat to the water circulation loop during cooling mode, while the second heat exchanger operates to condense the refrigerant fluid so as to deliver heat to the external utilization circuit during heating mode, and to evaporate the refrigerant fluid so as to absorb heat coming from the external utilization circuit during cooling mode.

6. Equipment according to claim 1, wherein the heat pump includes as first and second heat exchangers, a condenser and an evaporator, while the external utilization circuit and the ground heat exchanger circuit include means for swapping over exchanges between said circuits and the condenser and the evaporator.

7. Equipment according to claim 1, wherein the configuration system enables the valves of the connection circuit and the valves fitted to buried pipes of the artificial snow production installation to be controlled depending on the operating stage.

8. Equipment according to claim 7, wherein the configuration system serves automatically to control the valves of the connection circuit and the valves fitted to the buried pipes of the artificial snow production installation.

9. A method of alternatively producing either artificial snow or heating or cooling by means of equipment, according to one of claims 1 to 8, while the artificial snow production installation is stopped, at least a portion of the buried water network of the artificial snow production installation is used to form the ground heat exchanger circuit of the heat pump.

10. An alternating production method according to claim 9, wherein it consists in forming the ground heat exchanger circuit by adding connection pipes and/or valves thereto.

Ansprüche

1. Einrichtung zur alternierenden Erzeugung von entweder Kunstschnee oder Erwärmung oder Kühlung, umfassend:

- eine Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee, umfassend:

- ein erdverlegtes Netz für unter Druck stehendes Wasser (2), das mit einer Versorgungsquelle (3) verbunden ist und insbesondere eine Anordnung von erdverlegten Rohren (4) umfaßt,

- Sprühvorrichtungen (6) für unter Druck stehendes Wasser und Druckluft, die über gesteuerte Absperrorgane (7) an die erdverlegten Rohre angeschlossen sind und zum Bilden von Kunstschnee eingerichtet sind,

- mindestens eine Wärmepumpe (II) mit einem Kreislauf zum Austausch mit dem Erdboden, die einen Kältemittelkreislauf (10) umfaßt, der nacheinander insbesondere durch einen ersten Wärmetauscher (11), durch einen Verdichter (12) und durch einen zweiten Wärmetauscher (13) verläuft, wobei der erste Tauscher (11) den Wärmeaustausch (13) zwischen dem Kühlmittel und einem Anschlußkreislauf (III) in dem erdverlegten Wassernetz (2) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee mithilfe von gesteuerten Absperrorganen (U_i) sicherstellt, wobei der zweite Tauscher (13) den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und einem externen Nutzungskreislauf (16) sicherstellt,

- und ein Konfigurationssystem (30), das es ermöglicht, entweder während der Phase der Erzeugung des Kunstschnees den Anschlußkreislauf (III) der Wärmepumpe (II) von dem erdverlegten Wassernetz (2) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee zu trennen oder während der Phase des Betriebs der Wärmepumpe mindestens eine Wasserkreislaufschleife (19) zu bilden, wodurch der Kreislauf der Wärmepumpe (II) zum Austausch mit dem Erdboden gebildet wird, wobei die Wasserkreislaufschleife von dem Anschlußkreislauf (III) und mindestens einem Teil der erdverlegten Rohre (4) des erdverlegten Wassernetzes (2) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee gebildet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkreislauf (III) mindestens ein Mittel (23) zum Zirkulieren des Wassers in der Wasserkreislaufschleife (19) umfaßt, wobei dieses Zirkuliermittel (23) dahingehend gesteuert wird, während der Phase des Betriebs der Wärmepumpe (II) betrieben zu werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (II) Erwärmung derart erzeugt, daß der erste Wärmetauscher (11) dahingehend betrieben wird, daß das Kühlmittel derart verdampft wird, daß die Wärme, die aus der Wasserkreislaufschleife (19) stammt, absorbiert wird, während der zweite Wärmetauscher (13) dahingehend betrieben wird, daß das Kühlmittel derart kondensiert wird, daß die Wärme in den externen Nutzungskreislauf (16) freigesetzt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (II) Kühlung derart sicherstellt, daß der erste Wärmetauscher (11) dahingehend betrieben wird, daß das Kühlmittel derart kondensiert wird, daß die Wärme der Wasserkreislaufschleife (19) zugeführt wird, während der zweite Wärmetauscher (13) dahingehend betrieben wird, daß das Kühlmittel derart verdampft wird, daß die Wärme, die aus dem externen Nutzungskreislauf (16) stammt, absorbiert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (II) derart umkehrbar ist, daß der erste Wärmetauscher (11) dahingehend betrieben wird, daß während des Heizmodus das Kühlmittel derart verdampft wird, daß die Wärme, die aus der Wasserkreislaufschleife (19) stammt, absorbiert wird, und daß während des Kühlmodus das Kühlmittel derart kondensiert wird, daß die Wärme der Wasserkreislaufschleife zugeführt wird, während der zweite Wärmetauscher (13) dahingehend betrieben wird, daß während des Heizmodus das Kühlmittel derart kondensiert wird, daß die Wärme in den externen Nutzungskreislauf (16) freigesetzt wird, und daß während des Kühlmodus das Kühlmittel derart verdampft wird, daß die Wärme, die aus dem externen Nutzungskreislauf (16) stammt, absorbiert wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmepumpe (II) als den ersten und den zweiten Wärmetauscher (11, 13) einen Kondensator und einen Verdampfer umfaßt, während der externe Nutzungskreislauf (16) und der Kreislauf (19) zum Austausch mit dem Erdboden Mittel zum Umkehren des Austauschs zwischen den Kreisläufen und dem Kondensator und dem Verdampfer umfassen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konfigurationssystem (30) ermöglicht, die Absperrorgane (U_i) des Anschlußkreislaufs (III) und Absperrorgane (V_i), mit denen erdverlegte Rohre (4) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee ausgestattet sind, entsprechend den Betriebsphasen zu steuern.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es das Konfigurationssystem (30) ermöglicht, die Absperrorgane (U_i) des Anschlußkreislaufs (III) und Absperrorgane (V_i), mit denen erdverlegte Rohre (4) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee ausgestattet sind, automatisch zu steuern.

9. Verfahren zur alternierenden Erzeugung von entweder Kunstschnee oder Erwärmung oder Kühlung mittels einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei während des Stillstands der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee mindestens ein Teil des erdverlegten Wassernetzes (2) der Anlage (I) zur Erzeugung von Kunstschnee dazu verwendet wird, den Kreislauf (19) zum Austausch mit dem Erdboden der Wärmepumpe (II) zu bilden.

10. Verfahren zur alternierenden Erzeugung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es das Bilden des Kreislaufs (19) zum Austausch mit dem Erdboden durch Hinzufügen von Anschlußleitungen und/oder Absperrorganen umfaßt.

Dessins