Couplage d’un accumulateur thermique électrique central et de la géothermie: potentiel dans les écoles primaires au Québec

Résumé

Le secteur des bâtiments au Québec constitue l’un des principaux postes de consommation énergétique et d’émissions de gaz à effet de serre (GES), ce qui en fait un levier essentiel pour atteindre les objectifs de réduction des émissions fixés à l’horizon 2030. Dans ce contexte, les écoles primaires occupent une place importante en raison de leur nombre et de leur devoir d’exemplarité ; elles se doivent de décarboner leur chauffage. Le présent projet de recherche s’inscrit dans cette problématique et explore une solution hybride novatrice mise en oeuvre dans sept écoles primaires au Québec : la combinaison de la géothermie par puits verticaux et d’un accumulateur thermique électrique centralisé (ATC) comme système de chauffage auxiliaire. En effet, le déséquilibre entre la chaleur injectée dans le sol et celle qui en est retirée peut entraîner une dérive progressive de la température du sol au fil des années. Pour limiter ce phénomène en climat froid, on sous-dimensionne le champ de puits géothermiques par rapport aux besoins de chauffage et on assure le reste de la demande par une source auxiliaire, typiquement une chaudière électrique ou à combustible. L’objectif du couplage d’un ATC à la géothermie est donc de desservir les besoins de chauffage de manière durable ; il vise à maintenir la température du sol dans le temps, tout en réduisant les appels de puissance lors des périodes de pointe, sans recourir aux combustibles fossiles. Bien qu’opérant depuis quelques années dans sept écoles primaires québécoises, la performance réelle du couplage reste à ce jour théorique, n’ayant jamais fait l’objet d’une étude. Afin d’évaluer la performance de ce couplage, un archétype de bâtiment scolaire est développé et simulé à l’aide du logiciel EnergyPlus. Les caractéristiques géométriques et les configurations des systèmes CVCA de chacune des sept écoles ont été extraites et analysées afin de développer le modèle archétype. Cette modélisation permet d’analyser le comportement énergétique du système couplé dans différents scénarios d’exploitation, en tenant compte des conditions climatiques québécoises et des profils de demande des bâtiments scolaires. Les résultats obtenus sont ensuite comparés à des données énergétiques réelles afin d’assurer la validité des simulations. L’étude permet de démontrer la performance du système. Le couplage permet une réduction des coûts énergétiques de 1 116 $/saison hivernale, et une diminution moyenne des pointes d’appel de puissance électrique pouvant atteindre 30 kW (17 kW en moyenne) vis-à-vis d’une chaudière électrique qui serait utilisée comme auxiliaire. À terme, cette recherche contribue à l’optimisation énergétique du parc scolaire québécois et s’inscrit dans une démarche plus large de transition vers des systèmes de chauffage durables et à faibles émissions de carbone.

Date	26 août 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Katherine D'Avignon (Directeur(-trice))