2021

Conception et optimisation d’un champ de sonde avec des tubes 2U et coaxiaux pour un bâtiment industriel

TIG SA prévoit la construction d’un nouveau bâtiment industriel à Bulle et mise sur la géothermie de surface comme source d’énergie. Pour ce bâtiment, GEOEG a conçu et optimisé un champ de sondes géothermiques en tenant compte des opportunités offertes par différentes configurations de tubes pour les sondes, notamment les tubes 2U et coaxiaux.

Conception et optimisation d’un champ de sonde géothermique vertical avec des échangeurs de chaleur à tubes 2U et coaxiaux

Variantes avec (a) géométrie en double U et (b) géométrie coaxiale
La conception développée a été réalisée via des simulations thermo-hydrauliques 3D en fonction du temps, conformément aux exigences de la norme SIA 384/6. Des sondages ont permis de réaliser une caractérisation du sous-sol d’un point de vue hydrogéologique et géothermique. Des tests numériques de réponse thermique ont été utilisés pour déterminer les propriétés thermiques critiques. Un processus itératif a finalement permis de réaliser une évaluation de la performance énergétique globale du champ de sondes sur un horizon de 50 ans, en tenant compte de la disposition des tubes caractérisant les sondes, des interactions thermiques entre ces sondes, de la présence et de l’influence du sous-sol du bâtiment, et des conditions thermiques de surface. Le fonctionnement ON/OFF de la pompe à chaleur et les besoins en énergie thermique du bâtiment ont été modélisés numériquement via une procédure dynamique. Les résultats obtenus ont fourni une définition approfondie des variations de température à l’intérieur et autour des sondes au fil du temps, ainsi qu’une quantification précise du rendement énergétique fourni par la solution considérée.
Champ de température 3D obtenu à partir de simulations numériques par éléments finis durant 50 ans. Les simulations ont pris en compte les interactions thermiques entre les sondes et les détails de la configuration de leurs tubes, entre autres variables.

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