Développement d'une nouvelle solution analytique pour la modélisation d'un échangeur géothermique hélicoïdal à boucle horizontale

Résumé

La méthode analytique est considérée comme une solution rapide, pertinente, très pratique pour la modélisation des échangeurs géothermiques. Elle présente une alternative aux calculs numériques, complexes très coûteux en temps et en ressources matérielles. Concernant les systèmes géothermiques verticaux plusieurs modèles existent et sont prêts à être utiliser pour n’importe quelles géométries que le tuyau de l’échangeur peut prendre (rectiligne, hélice, spirale…) Cependant, l’intérêt pour l’étude théorique des systèmes géothermiques horizontaux est moins important, et ainsi peu de travaux de recherches existent dans la littérature sur ce type d’installation. Généralement, ils portent sur la modélisation de quelques conduites de forme assez simples, à travers des essais expérimentaux ou des simulations numériques. C’est dans ce contexte que se présente ce travail : le développement d’une nouvelle solution analytique pour la caractérisation d’un échangeur géothermique horizontal dont sa géométrie est de forme hélice. La réponse de la source de chaleur hélicoïdale est déterminée en utilisant la méthode de Green adaptée à notre géométrie et en fonction des caractéristiques thermiques du milieu géothermique. Une fois le modèle mathématique élaboré, une phase de validation a été menée en comparant ses résultats avec ceux donnés par la résolution numérique, effectuée à l’aide du logiciel Comsol basé sur la méthode d’éléments finis. Des simulations sur une période d’un an ont été réalisées avec des sollicitations thermiques de chauffage et de climatisation, tout en considérant l’effet saisonnier de la température à la surface du sol. L’erreur maximale déterminée entre les résultats des deux modèles ne dépasse pas le 1,8°C. Ce qui laisse conclure sur la validité de cette nouvelle solution analytique pour un système géothermique horizontal d’échangeur hélicoïdal.

Date	8 sept. 2016
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis Lamarche (Directeur(-trice))