Étude de l'efficacité de l'utilisation d'un puits canadien pour augmenter la performance d'une thermopompe à air

Résumé

La présente recherche vise à évaluer la possibilité d’augmenter la performance d’une thermopompe à air par son couplage avec un puits canadien, ou échangeur air-sol. Un échangeur air-sol utilise l’inertie thermique du sol pour préchauffer ou pré-refroidir un flux d’air en le faisant circuler dans un tube enfoui à une certaine profondeur. Avec un dimensionnement adéquat, l’air peut ainsi être acheminé au serpentin extérieur de la thermopompe à une température plus élevée que l’air ambiant en chauffage, ou plus faible lors d’un fonctionnement en refroidissement, augmentant ainsi le coefficient de performance de la thermopompe. Un bâtiment de type unifamilial de 200 m2 de planchers est considéré pour l’étude, et le climat est celui de Montréal. Un pré-dimensionnement de l’échangeur air-sol est d’abord basé sur des règles du pouce, puis l’ensemble comportant le bâtiment, la thermopompe et l’échangeur air-sol est simulé dans le logiciel TRNSYS sous quatre configurations principales. Un couplage hybride permettant d’alimenter l’air de la thermopompe de même qu’un apport d’air neuf du bâtiment s’avère la configuration la plus intéressante au point de vue des économies d’énergie envisageables. Une étude paramétrique est ensuite réalisée pour quantifier l’impact d’un changement des différents paramètres de l’échangeur air-sol sur les performances du système. Il en resort que la longueur de l’échangeur air-sol et sa profondeur d’enfouissement sont les paramètres les plus significatifs du dimensionnement. Le couplage de la thermopompe à air et de l’échangeur air-sol s’avère performant au point de vue énergétique, notamment par l’augmentation de l’apport de chaleur saisonnier de la thermopompe, rendu entre autres possible par une réduction du recours au dégivrage de l’évaporateur en mode chauffage. Ce point est plus marqué lorsque le dégivrage variable est considéré. Cependant, en raison des faibles coûts de l’énergie électrique, aucune des configurations n’est rentable en moins de 19 ans.

Date	17 oct. 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis Lamarche (Directeur(-trice)) & Stanislaw Kajl (Codirecteur(-trice))