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Modélisation de puits géothermiques par charges horaires

Hudon, Philippe (2012). Modélisation de puits géothermiques par charges horaires. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Malgré les multiples avantages des systèmes de chauffage et de climatisation à l’aide de thermopompe géothermique, le coût de projet initial important demeure un facteur qui en décourage plusieurs. Afin de réduire le coût de forage pour un système vertical, un bon dimensionnement permet d’avoir une profondeur de puits la plus près des besoins pour combler la charge de chauffage et de climatisation et ainsi, éviter un surdimensionnement.

Dans ce mémoire, une revue de la littérature et des modèles utilisés sont abordés. Par la suite, une description de la théorie entourant les systèmes géothermique est présentée ainsi qu’une description des logiciels communément utilisés par l’industrie telle que : TRNSYS, GLD, EED, GS2000 et la méthode de l’ASHRAE.

Le modèle développé par Lamarche et Beauchamp (2007) permettant de simuler le comportement des puits géothermiques a été validé et optimisé à l’aide de ces logiciels. Ce modèle permet de faire l’évaluation de la température de sortie rapidement à l’aide de charges horaires. De plus, il permet de dimensionner un champ géothermique en tenant compte de l’effet de la thermopompe en ajustant le coefficient de performance (COP) sur une base horaire et en ajoutant l’impact de la pompe.

Les résultats obtenus à l’aide de plusieurs simulations ont permis de valider et d’optimiser ce modèle. Les résultats obtenus à l’aide des logiciels communément utilisés par l’industrie se rapprochaient de ceux obtenus avec le modèle développé. Ensuite, des essaies supplémentaires ont permis de déterminer l’impact de l’utilisation d’un COP variable et/ou fixe et celle de la pompe. Lorsque le système a des charges dominantes en mode chauffage, ce point à un impact significatif sur le dimensionnement du champ géothermique.

Titre traduit

Borehole analysis with hourly load

Résumé traduit

Despite the advantages of heating and cooling with a geothermal heat pump system, the initial cost is a most important factor that discourages people. As for vertical boreholes, their main initial cost is drilling. The good way to reduce their depth is to have a good sizing which will fulfil the heating and cooling loads and therefore avoid oversized ground loop heat exchanger.

In this master, a literary review and the principal models are presented. Furthermore, a description of the theories for geothermal systems is given as well as a presentation of well known software that the industries use to size systems like: TRNSYS, GLD, EED, GS2000 and the ASHRAE method.

The model developed by Lamarche and Beauchamp (2007) allow simulations of geothermal wells’ performance. In this master, this model has been optimised and validated with the software mentioned above. It allows a quick estimation of the outlet temperature of the ground loop according to the hourly loads. Besides, the model can measure the ground heat exchanger considering the hourly impact of the heat pump as well as the pump load.

The model is validated and optimised after various simulations with different configurations and loads. The result of the new model is comparable with commercial software. This master also analyzed the effect of the pump and the COP for a geothermal field. For a system where the heating load is dominant, the COP has a major impact on the depth of the geothermal well.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie concentration énergies renouvelables et efficacité énergétique". Bibliogr. : f. [110]-112.
Mots-clés libres: Pompes à chaleur. Pompes géothermiques. Simulation par ordinateur. Modélisation, charges horaires.
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lamarche, Louis
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Kajl, Stanislaw
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 15 août 2012 15:08
Dernière modification: 04 mars 2017 01:41
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1021

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