Étude du transfert thermique transitoire dans les puits géothermiques à quatre tuyaux

Ce mémoire vise principalement à valider un modèle numérique de puits géothermiques à quatre tuyaux opérant en régime transitoire. Pour ce faire, un puits géothermique à échelle réduite muni de quatre tuyaux et deux circuits indépendants a été conçu et fabriqué. Le puits est installé à l'intérieur d'un bac à sable existant contenant du sable dont les propriétés thermiques sont bien connues. Pour faire office de coulis, des cylindres de céramique, aux propriétés thermiques connues, ont été usinés et assemblés et quatre tuyaux en acier inoxydable y ont été insérés. Le puits est équipé de multiples sondes de températures qui ont été soigneusement étalonnées. Un programme d'acquisition de données a été conçu afin d'enregistrer la totalité des mesures réalisées sur le puits avec une période d'échantillonnage de 0.1 s. À l'aide de ce montage expérimental, deux essais expérimentaux ont été analysés : pour le premier, les températures d'entrée des deux réseaux sont semblables (70 C) alors qu'une différence de 60 C entre les deux réseaux est utilisée dans le second essai. Le modèle numérique représentant un puits à quatre tuyaux présenté par Godefroy (2014) a été modifié car il ne permettait pas de modéliser correctement le puits miniature utilisé dans la présente étude. Pour le premier essai, les températures de sortie prédites numériquement sont différentes de celles mesurées expérimentalement au début du test mais l'accord est nettement meilleur (à l'intérieur de l'incertitude expérimentale) après une période de 1000 s. Pour le deuxième essai, les températures de sortie prédites numériquement sont différentes de celles mesurées expérimentalement du début jusqu'à la fin du test. Quelques hypothèses sont présentées pour expliquer les différences observées. Ainsi, une analyse de sensibilité a montré que la précision du coefficient d'échange interne était cruciale. Expérimentalement, il semble y avoir un problème avec le virage à 180 ° au bas du puits. En effet, les mesures expérimentales montrent un écart significatif entre les températures en amont et en aval du virage ce qui semble indiquer qu'il y a des pertes de chaleur vers le sable et/ou un échange de chaleur entre les deux réseaux.