Système de pieux géothermiques

Anihannou, Prosper (2015). Système de pieux géothermiques. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les pompes à chaleur géothermiques (GSHP) permettent d’extraire la chaleur du sol à partir des puits de forage. Dans le but d’assurer des besoins énergétiques à un coût relativement bas, nous avons étudié la possibilité d’extraire la chaleur à partir d’un système de pieux dans lesquels sont implantés des tuyaux en polyéthylène, ce qui nous épargne le coût dispendieux des forages. Après avoir passé en revue les modèles analytiques des échangeurs géothermiques verticaux, nous avons analysé les réponses thermiques de ces différents modèles. A l’aide du logiciel Pilesim, le modèle du nouveau bâtiment de résidence des étudiants de l’ETS-Montréal a été simulé. Ce bâtiment est constitué par 90 pieux de soutènement de longueur active 18 m, de diamètre 300 mm et la conductivité du sol est évalué in-situ à 2.3 W/mK. La pompe à chaleur de COP moyen 3.3 permet d’extraire au maximum en hiver 101 W/m tout en injectant en été 59 W/m. Des résultats, on note que pour les 614 MWh de besoins de chauffage, 54% sont satisfaits par le système des pieux. Quant aux 91.1 MWh des besoins de refroidissement, 72 % des besoins sont assurés par geocooling. Le reste est couvert par la pompe à chaleur grâce à son fonctionnement réversible. Par suite, les réponses thermiques obtenues par Pilesim ont été comparées à un code Matlab en utilisant le modèle de solide source cylindrique de Man et al.(2010).

Une étude de rentabilité permet d’assurer que le projet sur une durée de vie de 20 ans est rentable. Pour un TRAM de 9 %, on a obtenu un TRI de 9.11 et la période de retour sur l’investissement est évaluée à 12 ans.

Titre traduit

Piles geothermal system

Résumé traduit

The Ground source heat pumps (GSHP) used to extract ground heat from the borehole. In order to ensure the energy needs at a relatively low cost, we explore the possibility of extracting heat from the piles system in which are implanted polyethylene pipes, then one can reduces the expensive cost of boreholes. After reviewing the analytical models of vertical geothermal heat exchangers, we analyzed the thermal responses of these different models. Using the Pilesim software, the model of the new building, residence students of the ETS-Montreal was simulated. This building consists of 90 piles supporting of effective length of 18 m, 300 mm diameter and the conductivity of the soil is measured in-situ to 2.3 W /mK. The heat pump of average COP 3.3 can extract to the maximum in winter 101 W / m while injecting summer 59 W / m. As results, we note that for 614 MWh of heating needs, 54% are satisfied with the system of piles. As for the 91.1 MWh cooling requirements, 72% of needs are provided by geocooling. The restis covered by the heat pump thanks to its reversible operation. Afterwards the thermal responses obtained by Pilesim were compared with Matlab code using the model solid cylindrical source developed by Man et al. (2010).

A profitability study ensures that the project on a life of 20 years is profitable. For a MARR of 9%, the IRR obtained was 9.11 and the period of return on investment is estimated to 12 years.

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". Comprend des références bibliographiques (pages 93-95).
Mots-clés libres:	pieu, Pilesim, modèles géothermiques, résistance thermique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Lamarche, Louis
Codirecteur:	Codirecteur Kajl, Stanislaw
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	03 mai 2019 14:49
Dernière modification:	08 mai 2019 20:38
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1520

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