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Test de réponse thermique (TRT) par câbles chauffants dans un échangeur de chaleur géothermique à expansion directe (DX)

Talaboulma, Toufik Amin (2013). Test de réponse thermique (TRT) par câbles chauffants dans un échangeur de chaleur géothermique à expansion directe (DX). Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La conception d'un système géothermique dépend des propriétés thermiques du sous-sol. Ces propriétés sont la conductivité thermique, diffusivité thermique et la capacité thermique. Ces propriétés peuvent varier selon les zones géographiques et sont donc calculées à partir d'un test de réponse thermique.

La méthode d'essai conventionnelle est cependant très coûteuse, car elle nécessite la mobilisation d’un équipement lourd. La manipulation de l'équipement sur le terrain est également laborieuse. Les réservoirs d'eau et les canalisations doivent être manipulés avec précaution pour éviter les fuites. La tuyauterie doit être bien isolée afin de minimiser le transfert de chaleur vers l'environnement extérieur.

Une nouvelle méthode d'expérimentation alternative qui est plus facile à exécuter, pour conduire les tests de réponse thermique sur le terrain (TRT) in situ, utilise un câble chauffant introduit verticalement dans le puits pour mesurer la température du fluide à différentes profondeurs. Pour évaluer la conductivité thermique du sous-sol le modèle de la ligne source est utilisé en combinaison avec le principe de superposition des courbes durant la période de restitution thermique. L’analyse du test de réponse thermique est aussi réalisée avec un modèle numérique tridimensionnel qui prend en considération l’état hétérogène du sous-sol ainsi que les fluctuations de l’injection de chaleur et de l'épaisseur du tube.

Résumé traduit

The design of a geothermal system depends on the thermal properties of the subsurface. These properties are the thermal conductivity, thermal diffusivity and the heat capacity. These properties can vary for different geographic locations and are therefore calculated from a thermal response test.

The conventional test method is however very expensive because it requires the mobilization of heavy equipment. Handling equipment in the field is also laborious. Water tanks and piping must be handled carefully to avoid leaks. The piping should be well insulated to minimize heat transfer to the external environment.

A new alternative testing method that are easier to run, to lead the thermal response tests (TRT) in situ, using a heating cables inserted vertically into the wells to measure the fluid temperature at different depths. To evaluate the thermal conductivity of the subsurface the line source model is used in combination with the principle of superposition of the curves during the thermal recovery period. The analysis of the thermal response test is also performed with a three-dimensional numerical model that considers the heterogeneous state of the basement so that the fluctuations of the heat injection and the thickness of the pipe.

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 mécanique" Bibliographie : pages 109-112.
Mots-clés libres: Échangeurs de chaleur. Pompes géothermiques. Conductivité thermique. câble, chauffant, direct, DX, expansion, modèle, réponse, test, thermique, TRT, pompe à chaleur, test de réponse thermique, modèle de la ligne-source
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 mécanique
Date de dépôt: 10 déc. 2013 16:47
Dernière modification: 10 mars 2017 22:16
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1238

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