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Développement d'une approche nouvelle pour les tests de réponse thermique en géothermie

Simon, François (2016). Développement d'une approche nouvelle pour les tests de réponse thermique en géothermie. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente l’étude d’un prototype et d’une méthode innovante permettant de déterminer la conductivité et la résistance thermique des sols. Une revue de littérature fait état des récents développements concernant les tests de réponse thermique distribués. Ensuite, un chapitre permet de savoir, si oui ou non, les tests de réponse thermique distribués permettent d’optimiser la longueur totale de puits géothermiques. Cette étude est basée sur le dimensionnement d’un champ de puits géothermiques verticaux en boucle fermée selon la méthode de l’ASHRAE. Un bâtiment à Montréal est utilisé à titre d’exemple. En basant les données extraites de plusieurs études issues de la littérature et en intégrant celles-ci au dimensionnement précédent, nous permet de répondre à la question évoquée au début du chapitre. Ensuite, une présentation du prototype et du site expérimental est proposée pour avoir une vue d’ensemble et bien comprendre l’envergure du projet. Ce prototype permet de réaliser des tests de réponse thermique à l’aide de câbles chauffants. Ce prototype a été développé afin de déterminer si les disques de plastique souple permettent bel et bien de bloquer l’influence de la convection et d’améliorer l’analyse des essais effectuée avec une solution analytique concernant la conduction de chaleur seulement. Le développement de ce projet repose sur une série d’essais expérimentaux à petite échelle. Dans un autre volet de cette étude, l’analyse des résultats issus des essais est faite, afin de répondre à la problématique citée précédemment. L’analyse réalisée démontre que l’installation de disques de plastique souple sur les sections de câble chauffant permet d’améliorer les résultats d’au moins 10% pour chacun des tests. Les analyses prouvent l’influence de la convection sur les résultats et permettent d’ouvrir sur certaines modifications qui permettront d’améliorer le prototype construit. Un dernier test démontre l’importance du nombre de disques de plastique souple sur la longueur chauffante considérée pour l’analyse et indique une différence de 1.2% entre la conductivité thermique évaluée de façon in situ et celle mesurée en laboratoire.

Titre traduit

Development of a novel thermal response test in geothermics

Résumé traduit

This thesis presents the study of a prototype of an innovative method for determining the thermal conductivity and resistance of the soil. A literature review describes the recent developments in distributed thermal response tests. Then, a chapter presents whether or not the distributed thermal response tests optimize the total length of geothermal wells. This study is based on the design of a vertical geothermal well field closed loop method according to ASHRAE. A building in Montreal used as an example. Using the extracted data from the literature and integrating them with the previous design, allows us to answer the question mentioned at the beginning of Chapter. Then, a presentation of the prototype and experimental site is proposed to have an overview and understanding of the project scope. This prototype allows for thermal response tests using heating cables section. This prototype was developed to determine if the flexible plastic discs allow indeed to block the influence of convection and improve the analysis performed with an analytical solution describing conductive heat transfer only. The development of this project is based on a series of experimental tests on a small scale. In another part of this study, analysis of the results of the tests is made, to address the problems mentioned above. The analysis show that the installation of the flexible plastic discs along heating cable sections improves the results by at least 10%. The analyzes show the influence of convection on results and allowed to justify changes that will improve the built prototype. A final test emphasized the importance of the number of the flexible plastic discs the length of heating sections to consider for analysis and provided a difference of 1.2% between the In-situ thermal conductivity and that measured in the laboratory.

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 avec mémoire en génie mécanique". Bibliographie : pages 137-141.
Mots-clés libres: Sols Propriétés thermiques Tests. Conductivité thermique. Thermistances. Pompes géothermiques. Échangeurs de chaleur. Sols Propriétés thermiques Tests Appareils et matériel. Géothermie. câble, chauffant, distribué, réponse, test, thermique, pompe à chaleur
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lamarche, Louis
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Raymond, Jasmin
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 09 janv. 2017 17:25
Dernière modification: 09 janv. 2017 17:25
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1784

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