L'influence des bâtiments et de l'inclinaison des forages sur le dimensionnement des systèmes géothermiques

Pour les nouvelles constructions, il arrive souvent que les forages g´eothermiques soient positionn´es sous la dalle du bˆatiment plutˆot qu'`a l'ext´erieur. Ceci peut ˆetre dˆu `a un manque d'espace, par exemple en milieu urbain, ou `a un simple choix de conception. Pr´esentement, les mod`eles analytiques disponibles ne tiennent pas compte de l'interaction thermique entre le bˆatiment et le sol. Cette simplification pr´esume que le syst`eme g´eothermique est situ´e `a l'ext´erieur du bˆatiment, ce qui peut engendrer des failles lors du dimensionnement du syst`eme. La perturbation thermique que cr´ee un bˆatiment augmente la temp´erature moyenne du sol sous le bˆatiment. Notre hypoth`ese de travail est la suivante : lorsque le syst`eme g´eothermique est en mode de chauffage dominant, un effet positif de la dalle sera enregistr´e et inversement lorsque le syst`eme est en mode dominant de climatisation, un effet n´egatif sera enregistr´e. L'approche propos´ee se base sur le principe de superposition dans l'espace. Il faut tout d'abord mod´eliser par ´el´ements finies (FEM) un bˆatiment dans le sol et par l'´equation de chaleur quan- tifier le transfert de chaleur d'un bˆatiment 3D au sol. Par la suite, le mod`ele thermique de bˆatiment est superpos´e `a la r´eponse analytique d'un champ de puits g´eothermiques. Ceci pose donc l'hypoth`ese que la temp´erature dans le sol s'additionne en tous points. Il est int´eressant d'observer l'influence de facteurs tels que la taille du bˆatiment, la pr´esence d'isolation entre la dalle et les forages, le climat et l'inclinaison des forages sur la temp´erature du sol. Les travaux visent `a tester l'approche sur des cas synth´etiques, mais aussi `a l'aide de donn´ees r´eelles. Le mod`ele de bˆatiment se limite au r´egime permanent, tandis que la r´eponse analy- tique du champ de puits est en r´egime transitoire. Cette ´etude d´emontre que l'effet du bˆatiment peut ˆetre soit favorable ou d´efavorable selon le profil de charges au sol. Si celui-ci est d´es´equilibr´e en climatisation, son effet est n´egatif et inversement, si les charges au sol sont dominantes en chauffage, son effet est positif. Lorsqu'il y a un d´ebalancement en faveur de la climatisation la temp´erature du fluide `a l'entr´ee (EWT) de la pompe `a chaleur (PAC) augmente au fil du temps et tend `a atteindre la limite sup´erieure de la PAC. L'ajout de la dalle dans ce cas ne fera qu'augmenter le EWT et favorisera une perte d'autonomie du syst`eme. Cependant, lorsque la charge en chauffage est dominante, la temp´erature du fluide `a l'entr´ee de la pompe `a chaleur suit la tendance inverse et diminue dans le temps. La limite inf´erieure de la PAC peut donc ˆetre atteinte. Puisque l'effet du bˆatiment augmente le EWT, celui-ci est b´en´efique et augmente l'autonomie du syst`eme.