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Identification robuste de fonctions de transfert par déconvolution pour l'interprétation d'essais de réponse thermique

Gabriel Dion

Ph.D. thesis (2023)

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Abstract

«ABSTRACT:Global efforts to combat global warming are aiming, among other targets, to reduce the amount of energy used to heat and cool buildings, thereby lowering the greenhouse gas emissions associated with this activity. To achieve this goal, low-temperature geothermal systems have been identified as a promising technology, limiting a building’s consumption for heating and cooling by a factor of 3 to 5. To size and design these systems, the thermal response test is widely used, as it allows to identify the thermal parameters of the ground at the location where a geothermal system is to be built. The thermal response test is insitu and the temperature difference between the inlet and outlet of a ground heat exchanger is used to calculate the thermal properties of the soil. Using these parameters and the heating/cooling thermal load of the building, simulations are carried out to meet a certain percentage of the building’s energy demand for different configurations, borehole lengths and operating conditions. In this way, precise assessment of the ground’s thermal parameters leads to accurate simulations and correct sizing of the geothermal system. To interpret a thermal response test, both a direct model emulating heat transfer in the ground and an inversion method are employed. The models represent the heat exchange processes in the soil and in the ground heat exchanger using various parameters, while the inversion methods optimize the value of the thermal parameters so that the direct model fits the experimental data. Another approach uses transfer functions that define the thermal response of the ground heat exchanger to a constant and unitary heat pulse.»

Résumé

«RÉSUMÉ:Les efforts globaux pour combattre le réchauffement climatique tentent, entre autres, de réduire la quantité d’énergie utilisée pour le chauffage et la climatisation des bâtiments, ce qui diminuera les émissions de gaz à effet de serre associées à cette activité. Pour atteindre cet objectif, les systèmes géothermiques de basses températures ont été ciblés comme une technologie prometteuse, diminuant la consommation d’un bâtiment pour le chauffage et la climatisation par un facteur de 3 à 5. Pour dimensionner et concevoir ces systèmes, l’essai de réponse thermique est largement employé, car il permet d’identifier les paramètres thermiques du sol à l’endroit où un système géothermique sera conçu. Il s’agit d’un test in situ où la différence de température entre l’entrée et la sortie d’un échangeur de chaleur souterrain permet le calcul des propriétés thermiques du sol. À l’aide de ces paramètres et de la demande énergétique en chauffage et en climatisation du bâtiment, des simulations sont effectuées pour répondre à un certain pourcentage de la demande énergétique du bâtiment selon différentes configurations, longueurs de forage et conditions d’opération. Ainsi, évaluer précisément les paramètres thermiques du sol mène à des simulations et un dimensionnement précis du système géothermique. Pour interpréter un essai de réponse thermique, un modèle direct émulant le transfert de chaleur dans le sol, ainsi qu’une méthode d’inversion sont employés. Les modèles représentent les processus d’échange de chaleur dans le sol et dans l’échangeur de chaleur souterrain à l’aide de divers paramètres, tandis que les méthodes d’inversion optimisent la valeur des paramètres thermiques pour que le modèle direct s’ajuste aux données expérimentales de l’essai.»

Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Program: Génie minéral
Academic/Research Directors: Philippe Pasquier and Denis Marcotte
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/57118/
Institution: Polytechnique Montréal
Date Deposited: 10 May 2024 09:42
Last Modified: 11 May 2024 11:28
Cite in APA 7: Dion, G. (2023). Identification robuste de fonctions de transfert par déconvolution pour l'interprétation d'essais de réponse thermique [Ph.D. thesis, Polytechnique Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/57118/

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