Academic literature on the topic 'Echangeur de chaleur géothermique vertical'

Le processus d'urbanisation en Chine exerce une forte pression sur l’environnement. Le plus fort potentiel de réduction de ces impacts correspond aux décisions prises lors de la conception du bâtiment, qui peuvent s’appuyer sur des outils de simulation numérique. Cette thèse est consacrée à l’étude de trois conditions aux limites liées à l'évaluation de la performance énergétique et environnementale des bâtiments en Chine : - Le sol : un modèle de pompe à chaleur couplée au sol est proposé, et couplé à un modèle d'échangeur de chaleur géothermique permettant le calcul rapide de la réponse d’un champ de sondes verticales de grande taille. Ce modèle peut être utilisé pour améliorer les performances énergétiques du système en phase de conception ou de gestion. - Le microclimat : une méthode de génération de fichier climatique spécifique au site qui fournit la température horaire locale de l'air est proposée, prenant en compte l'effet d'îlot de chaleur urbain. Les effets du microclimat sur la performance énergétique du bâtiment sont étudiés quantitativement. - Le système d’arrière-plan pour l’analyse de cycle de vie : les effets de la variation spatiale et temporelle du mix de production d'électricité en Chine sur les impacts environnementaux sont étudiés. La base de données environnementales est adaptée au contexte national et local chinois. Les résultats montrent que les impacts environnementaux des bâtiments peuvent être évalués plus raisonnablement en considérant ces trois conditions aux limites
The urbanisation process in China brings a high pressure on the environment. The highest potential to reduce these impacts corresponds to decisions made during the building’s design phase, which can be supported by numerical simulation. This thesis is dedicated to the study of three boundary conditions related to the energy and environmental performance evaluation of buildings in China: - The ground: a ground coupled heat pump model is proposed integrating a fast calculation ground heat exchanger model for a large-scale boreholes field. This model can be used to improve the energy performance of the system in the design and operation phases. - The microclimate: a site-specific weather file generation method which can provide local hourly air temperature is proposed, accounting for the urban heat island effect. The effects of the microclimate on the building’s energy performance are quantitatively investigated. - The background system for life cycle assessment: the effects of the spatial and temporal variation of the electricity production mix in China on the environmental impacts are investigated. The environmental database is adapted to the Chinese national and local context. The results show that the environmental impacts of buildings could be more reasonably evaluated by considering these three boundary conditions

Cette thèse de doctorat a pour objet l'étude d'échangeurs géothermiques hélicoïdaux implantés dans le proche sous-sol. Ces objets font partie de la famille des échangeurs géothermiques compacts, et sont une alternative aux sondes verticales et aux nappes horizontales plus couramment utilisées pour chauffer et rafraîchir des bâtiments (géothermie sèche, très basse enthalpie). L'étude à la fois théorique et expérimentale de ces échangeurs mène à différents modèles, numériques comme analytiques, permettant de prévoir le comportement en température du sous-sol comme du fluide caloporteur. Des résultats de simulation intégrant le couplage aux bâtiments sont présentés, et des outils logiciels ont été créés pour aider au dimensionnement d'installations. De surcroît, un "test de réponse thermique" adapté à ces échangeurs a été développé, afin de permettre d'estimer les propriétés thermiques moyennes du sous-sol et la résistance thermique liée à l'installation de l'échangeur. Enfin, des conseils pratiques sont donnés, dont le but est d'obtenir les températures d'utilisation les mieux adaptées aux pompes à chaleur, et en conséquence d'améliorer les coefficients de performance du système.

La thèse est consacrée à l’étude de l’échange de chaleur entre un fluide et un milieu solide tel que le sol par l’intermédiaire d’un échangeur bitubulaire vertical. Un modèle mathématique du comportement du système a été élaboré. Pour résoudre l’ensemble des équations, un algorithme de calcul numérique, basé sur l’utilisation des fonctions de Green afin de réduire le problème tridimensionnel à un problème bidimensionnel, a été mis au point. L’application du théorème de Duhamel a permis d’introduire la notion de réponse caractéristique de ce type d’échangeur. En vue de valider le modèle mathématique et numérique, une expérience a été réalisée en laboratoire. Les résultats des tests effectués avec des conditions aux limites différentes confirment avec une très bonne approximation les résultats théoriques. Ce modèle peut être alors utilisé comme un outil intéressant pour concevoir des échangeurs à puits multiples efficaces contribuant ainsi à l’élaboration de chaînes énergétiques rentables.

Evaluation in situ des caracteristiques thermiques moyennes du sol, modelisation et experimentation d'un echangeur baionnette place dans un milieu solide, et elaboration d'un modele simplifie de predimensionnement pour le stockage multipuits. Resultats obtenus sur un site de 25 puits

Cette thèse porte sur l’analyse thermique et énergétique d’une fondation géothermique ventilée. A l’instar des échangeurs air-sol classiques (EAHE), celle-ci permet de rafraichir ou préchauffer selon la saison l’air destiné au renouvellement sanitaire des bâtiments. Face aux contraintes de rationalisation des consommations et aux exigences de confort thermique croissantes, ces systèmes passifs apparaissent comme étant prometteurs. Le principe de cette fondation est simple et similaire à celui des EAHE : faire circuler de l’air dans une conduite enterrée dans le sol (un à trois mètres) pour qu’il bénéficie - via convection - de l’inertie thermique du sol. La différence réside dans le fait que le canal dans lequel circule l’air n’est pas un tube en PVC ou aluminium mais fait partie intégrante de la structure du bâtiment, à savoir la fondation en béton armé. Ceci présente comme avantage majeur le gain de place lié à l’espace requis pour l’enfouissement des tuyaux. D’un point de vue thermique, la fondation échange non seulement de la chaleur avec le sol exposé aux sollicitations météorologiques mais aussi, et simultanément, aux sollicitations venant du bâtiment. De plus, la profondeur de la fondation – imposée par des raisons structurelles et économiques – est moindre que pour un EAHE traditionnel. Additionné au fait que le béton est poreux, la présence d’humidité peut fortement influencer la performance thermique de la fondation. Le présent travail propose donc d’étudier le comportement thermique complexe de cette fondation par deux approches. La première est expérimentale : un EHPAD équipé de deux fondations a été lourdement instrumenté et des données ont été accumulées sur plus d’un an. L’autre est numérique : deux modèles validés par comparaison avec les données expérimentales ont été développés. Le premier a vocation d’outil de dimensionnement, l’autre de compréhension fine des phénomènes physiques et prends en compte les transferts couplés de chaleur et de masse
This thesis deals with the thermal and energy analysis of a geothermal ventilated fonudation. Similarly to earth-to-air heat exchangers (EAHE) this foundation enables, according to the season, to preheat or to cool down the air for the hygienic air change. Considering the energy consumption constraints and the buildings users thermal comfort desire, these systems appears to be relevant. The principle of this foundation is simple: to force the air to circulate in a hollowed beam buried into the ground (1 to 3m depth) so that it takes advantage - via convection - to the thermal inertia of the ground. The difference lays on the fact that the channel is not a plastic or aluminium pipe but it a part of the building structure, namely the reinforced concrete foundation. This induces a significant space gain, usually devoted to the pipe burying. From a thermal point of view, the foundation exchanges heat with both the soil beneath the building, and with the soil exposed to the weather thermal loads. Furthermore, the depth - imposed by structural and economical purposees - is lower than that of traditional EAHE. In addition to the fact that concrete is a porous material, the humidity content may strongly influence the thermal performance of the foundation. The current work thus proposes to study the complex thermal behaviour of this foundation in two ways. The first is experimental: an retirement home equipped with two foundation has been intensively instrumented and data recorded over more than one year. The other is numerical: two models validated against the experimental data have been developed. The first is intended to be a designing tool, the second a tool to allow a fine comprehension of the physical phenomenon and take into account coupled heat and moisture transfers