Interférence

Lors de la conception de champs de forages, on part toujours du principe implicite que le projet est isolé et que la température du sol n’est influencée par aucun système voisin. Si cela peut être vrai dans certains cas, dans d’autres, ce que l’on appelle l’interférence thermique entre différents systèmes géothermiques peut s’avérer très importante. Dans ce chapitre, nous aborderons le concept d’interférence, ainsi que certaines méthodes de calcul et la manière dont le modèle GHEtool Cloud peut être utilisé pour la quantifier.

Qu'est-ce que l'interférence ?

Un champ de forages géothermiques constitue un échangeur de chaleur souterrain et influe ainsi directement sur la température du sol. En hiver, de la chaleur est extraite et le sol se refroidit, tandis qu’en été, le sol se réchauffe à nouveau. La différence entre le prélèvement et l'injection de chaleur constitue le déséquilibre qui entraîne une dérive de la température du sol au fil des années. Cependant, cette dérive de température ne s'arrête pas aux limites du champ de forage ou de la propriété, mais se propage dans le sol et est facilement observable à une profondeur de 50 à 100 m, en fonction des propriétés du sol.

Dans l'illustration ci-dessus, un nouveau projet est à l'étude entre quatre systèmes géothermiques déjà existants. En règle générale, les données de conception nécessaires à ce projet (besoins du bâtiment, type de fluide, propriétés du sol, etc.) sont saisies dans GHEtool afin de déterminer la profondeur de forage requise (Partie 7.2) ou la taille du champ de forage (Partie 7.3) où les températures des fluides restent dans les limites prédéfinies.

Cette approche part du principe implicite que le nouveau réseau de forages géothermiques est isolé de l'environnement et que le sol environnant n'est influencé que par lui-même, et non par un autre système voisin. Or, dans le cas présent, il est évident que le projet se trouve sous l'influence des deux systèmes souterrains, qui contribueront également à refroidir notre réseau de forages au fil des années.

Cela signifie que, si ces systèmes voisins ne sont pas pris en compte dans notre conception, les températures minimales (ou maximales) du fluide seront différentes de celles prévues dans la conception. Pour remédier à ce problème, il est important de tenir compte de l'influence thermique lors de la conception d'un projet géothermique.

Interférence entre modèles

Il existe différentes méthodes pour modéliser les interférences thermiques, mais on recourt le plus souvent à la solution de la source linéaire infinie (ILS) ou de la source linéaire finie (FLS), qui sert également à calculer les fonctions g de chaque champ de forage (voir Partie 2.3). Ces deux approches sont mises en œuvre dans GHEtool Cloud et sont expliquées ci-dessous, d'abord pour le cas de l'interaction entre des forages isolés, puis pour l'interaction entre deux réseaux de forages distincts comportant plusieurs forages.

Source de lignes infinies

Le modèle de source linéaire infinie part du principe que le forage est une ligne infiniment longue, ce qui constitue une hypothèse raisonnable pour les forages profonds et pour les systèmes voisins suffisamment éloignés les uns des autres. Le principal avantage de cette approche par ligne infinie est qu’elle réduit le problème de diffusion thermique tridimensionnelle à un problème unidimensionnel relativement simple, puisqu’il n’y a pas d’effets axiaux le long du forage et que le transfert thermique est symétrique, comme illustré ci-dessous.

L'effet de la température à une distance $r$ du trou de forage et à un temps $t$ peut être exprimé comme suit :

$$\Delta T(r,t) = \frac{\dot{q}}{4\pi k_s}\cdot E_i \left(\frac{r^2c_v}{4k_s t} \right)$$

où :

• $r$ correspond à la distance par rapport au forage émetteur, exprimée en mètres (m)
• $t$ correspond au temps en (s)
• $\dot{q}$ correspond à l'extraction moyenne de chaleur spécifique due au déséquilibre, exprimée en (W/m)
• $E_i$ est la fonction intégrale exponentielle
• $k_s$ correspond à la conductivité thermique du sol exprimée en (W/(mK))
• $c_v$ correspond à la capacité thermique volumétrique du sol, exprimée en (J/(m³K))

D'après l'équation ci-dessus, il apparaît clairement que les interférences thermiques diminuent rapidement à mesure que la distance augmente et que cet effet s'accentue avec le temps.

Source de ligne finie

La source linéaire finie (FLS), comme son nom l'indique, tient compte de la profondeur réelle du forage et est donc mieux adaptée pour effectuer des calculs précis des interférences thermiques lorsque les forages sont proches les uns des autres ou présentent des profondeurs très différentes. En effet, le problème reste alors tridimensionnel et le transfert de chaleur sur toute la longueur du forage peut être pris en compte avec plus de précision, ce qui réduit les interférences.

La différence entre ces deux modèles peut être clairement illustrée par l’exemple suivant. Imaginons deux forages, l’un d’une profondeur de 100 m et l’autre de 150 m, chacun présentant un prélèvement de chaleur spécifique de 10 W/m. Selon l'hypothèse ILS, l'interférence thermique du forage 1 vers le forage 2 est la même que celle du forage 2 vers le forage 1, puisque leurs puissances de chaleur spécifiques sont identiques.

Avec une source linéaire finie, le résultat est différent. Dans ce cas, l’interférence du forage le plus long sur le plus court est plus importante que l’inverse. En effet, le forage le moins profond affecte le sol jusqu’à une profondeur de 100 m, laissant 50 m de l’autre forage moins affectés, ce qui entraîne une interférence globale moindre dans ce cas.

Interférence entre deux champs de forage

Les modèles ci-dessus décrivent l’interférence thermique entre deux forages isolés ; ces méthodes devraient donc être étendues pour prendre en compte l’interférence entre un forage et un champ de forages, ou entre deux champs de forages. Imaginons, par exemple, le cas ci-dessous d'un projet résidentiel composé de trois immeubles d'habitation, chacun doté de son propre champ de forages collectif. Les champs de forages étant assez proches les uns des autres, il est évident qu'ils devraient avoir un impact significatif les uns sur les autres.

Échange égal d'énergie

Une première idée pourrait être de répartir le déséquilibre total du système entre les différents forages du champ. De cette manière, nous connaîtrions l’échange thermique spécifique de chaque forage et pourrions simplement utiliser les méthodes d’interférence entre forages évoquées précédemment, puis additionner les résultats des différents forages. Cependant, cela suppose que tous les puits du champ de forage contribuent de la même manière au transfert de chaleur, ce qui n’est pas le cas. C’est pourquoi un modèle plus précis est mis en œuvre dans GHEtool.

Différentes contributions aux forages

Tous les forages d’un champ de forage ne contribuent pas de la même manière au transfert de chaleur de l’ensemble du champ. Imaginons un champ de forages carré composé de 10 × 10 forages, comme illustré ci-dessous. Il apparaît clairement que les forages situés en périphérie échangent davantage d'énergie avec l'environnement que ceux qui se trouvent au centre. Cela implique que, lorsqu'on examine l'interférence thermique entre des paires de forages, il convient de tenir compte de cette différence.

Par conséquent, afin de calculer l'interférence finale entre les champs de forage, on utilise une nouvelle approche en quatre étapes :

1. Calculer la fonction g de chaque champ de forage. (Cette étape est identique à chaque simulation de champ de forage).
2. Calculez la contribution de chaque forage au transfert thermique global.
3. Répartir le déséquilibre entre les différents forages, pondéré par chaque contribution.
4. Calculer l'interférence entre les champs de forage, sur la base de la somme pondérée de toutes les interactions entre les champs de forage.

Une autre façon de visualiser les différentes contributions au sein du champ de forage consiste à examiner le débit normalisé d'extraction de chaleur (ou d'injection de chaleur équivalente) pour les différents forages. Ces données sont présentées ci-dessous.

On constate ici clairement que les forages situés plus près du bord du champ de forage contribuent davantage au transfert de chaleur que ceux situés à l'intérieur. Il apparaît également clairement que le transfert de chaleur est plus important vers le haut et vers le bas du champ de forage. C'est précisément l'effet obtenu en utilisant l'hypothèse FLS, plus précise.

Le graphique ci-dessus a été établi en partant de l'hypothèse d'une température uniforme sur toute la paroi du forage. Pour plus d'informations, le lecteur est invité à se reporter à Peere et Cimmino (2026).

Voyons maintenant comment calculer l'interférence dans le modèle GHEtool Cloud.

Interférences dans le GHEtool

Nous abordons ci-dessous les différents paramètres d'entrée utilisés pour le calcul des interférences.

La figure ci-dessus présente les paramètres généraux du calcul d'interférence. Les paramètres demandés (tels que la conductivité thermique, la durée de la simulation et la capacité thermique volumétrique du sol) sont nécessaires aux modèles de sources linéaires pour calculer l'interaction thermique avec le sol.

La valeur maximale d'interférence autorisée n'est pas directement prise en compte dans les calculs, mais elle sert de repère visuel. Toutes les valeurs inférieures à celle indiquée ici apparaîtront en rouge dans les résultats.

En ce qui concerne la réglementation relative aux interférences, deux options sont disponibles : la réglementation générique (qui s'applique à tous les pays) et une réglementation spécifique aux Pays-Bas. En effet, aux Pays-Bas, on n'utilise pas le coefficient de performance saisonnier (SPF) du chauffage et du refroidissement, mais le SPF de l'ensemble du système ainsi que le SPF spécifique au refroidissement. Toutes les autres régions utilisent simplement le SCOP pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire, et le SEER pour le refroidissement.

Lorsqu'un graphique de courbes de niveau est sélectionné dans l'onglet ‘ Général ’, il est possible de définir les coordonnées de référence en cliquant sur ‘ Définir la carte ’.

Ensuite, il convient de saisir l'ensemble des différents systèmes utilisés pour le calcul des interférences. Pour ce faire, vous pouvez soit ajouter un système, ce qui vous permet d'ajouter les champs de forage un par un, soit associer un autre scénario, auquel cas toutes les informations de ce dernier sont automatiquement reprises. Cette dernière option présente l'avantage que, lorsque votre conception évolue, le calcul des interférences est automatiquement mis à jour, ce qui minimise le risque de travailler avec des données obsolètes.

Lorsque vous souhaitez calculer les interférences pour tout un quartier, par exemple, il est plus simple d'importer tous les systèmes directement via un fichier *.csv. Il n'y a aucune limite quant au nombre de systèmes que vous pouvez importer de cette manière. Pour les utilisateurs résidant aux Pays-Bas, il est possible d'importer des systèmes directement depuis le WKOtool.

GHEtool est directement relié à WKOtool et contient donc toujours les forages les plus récents. Si vous saisissez une adresse dans l’outil ou sélectionnez un emplacement sur la carte, tous les forages situés dans un rayon de 120 m sont sélectionnés (en bleu), ainsi que toutes les installations géothermiques de grande puissance (> 70 kW) situées dans un rayon de 350 m (en orange). En cas de présence de systèmes ouverts à proximité, un message d'avertissement s'affiche.

GHEtool peut importer automatiquement tous les systèmes récents depuis WKOtool, mais les plus anciens peuvent parfois poser des problèmes. En effet, auparavant, seul le centre géométrique était saisi dans WKOtool, et lorsque le champ de forages compte plus de 6 forages, ces données ne peuvent pas être utilisées pour le calcul des interférences. Dans ce cas, vous devez contacter les autorités locales afin d'obtenir les coordonnées réelles des forages pour effectuer la simulation.

Pour les systèmes plus récents, tous les forages individuels sont enregistrés dans WKOtool, ce qui permet de les importer tels quels.

Sachez que toutes les informations fournies par WKOtool ne sont pas forcément exactes et que vous devez toujours vérifier les résultats importés afin de détecter d'éventuelles erreurs (par exemple, une demande de chauffage/climatisation anormalement faible).

Exemple

Afin d'illustrer la puissance du module d'interférence, deux cas différents seront étudiés : l'un concernant trois immeubles d'habitation situés sur le même terrain de projet, et l'autre un quartier comptant 20 maisons individuelles.

Trois immeubles d'habitation voisins

Le premier cas où l'interférence est importante est celui des trois immeubles d'habitation situés à proximité les uns des autres. Leurs trois champs de forage sont à nouveau représentés ci-dessous.

Pour aborder ce problème, il convient de créer un scénario distinct pour chaque bâtiment/champ de forages dans GHEtool, puis de dimensionner le champ de forages dans ce scénario comme vous le feriez normalement. Ensuite, vous créez un nouveau scénario plus précisément pour le calcul des interférences, où vous reliez les différents scénarios entre eux, comme indiqué ci-dessous.

À la lumière des résultats, le diagramme de contours montre clairement qu'il existe une interférence significative entre les différents systèmes au bout de 25 ans.

Lorsque l'on compare l'illustration ci-dessus à l'image prise après seulement deux ans, il apparaît clairement que les interférences constituent un facteur important pour le fonctionnement à long terme du champ de forage. Sur cette courte période, aucune interférence n'est visible entre les différents systèmes.

Le tableau présente une quantification des interférences entre les trois systèmes différents. On constate ici que le système 1 (notre premier champ de forages pour le bâtiment A) subit une interférence de -0,36 °C provenant du deuxième champ de forages et une interférence de -0,44 °C provenant du troisième système. Par conséquent, au bout de 25 ans, notre premier champ de forages affichera une température inférieure de 0,8 °C à celle initialement prévue.

Si vous souhaitez vous assurer que les températures de vos fluides restent dans les limites autorisées, vous devez désormais revenir sur les différents champs de forage et ajouter l'interférence à la température minimale autorisée du fluide. Ainsi, dans notre cas, tous les réseaux de forages ont été conçus avec une température minimale du fluide à l'entrée de 0 °C ; celle-ci doit désormais être d'au moins 0,8 °C, 0,54 °C et 0,59 °C afin de tenir compte de la dérive thermique à long terme due au déséquilibre.

Cela implique que notre premier champ de forages devrait compter 36 forages au lieu de 32, le deuxième 24 au lieu de 22, et que le bâtiment C devrait également disposer d'un champ de forages comprenant 24 forages au lieu de 22. Le profil de température obtenu pour le bâtiment A, après correction de l'interférence, est présenté ci-dessous.

Par la suite, l'interférence peut être recalculée, ce qui montre que l'effet de la température sur l'interférence est désormais inférieur à la marge de sécurité qui avait été intégrée aux calculs ; on peut donc être certain que les limites de température seront respectées.

Quartier comptant 20 maisons

Un autre cas concerne la construction d'un nouveau quartier comprenant 20 maisons équipées de forages géothermiques individuels. Bien qu'il soit possible de saisir chaque système comme un scénario distinct dans GHEtool et de les relier ainsi au calcul d'interférences, cette configuration peut s'avérer assez chronophage.

Il est donc possible d'importer les scénarios directement depuis un fichier CSV dans GHEtool. Ce fichier (dont un exemple peut être téléchargé à la fin de ce chapitre) doit contenir les colonnes suivantes :

• Système nouveau/existant
• Nom du système
• Coordonnée X du forage
• Coordonnée Y du forage
• Longueur totale du système
• Profondeur du forage
• Demande de chauffage
• Demande de refroidissement
• Chauffage SCOP
• Refroidissement SEER
• Demande en eau chaude sanitaire
• SCOP ECS

La vidéo ci-dessous présente les interférences thermiques entre les différents systèmes, de la première à la vingt-cinquième année. On y voit comment ces interférences évoluent au fil des années pour former, au bout de 25 ans, une zone d'interférence thermique de -0,2 °C. La situation au bout de 25 ans est présentée à la fin de la vidéo.

Conclusion

Dans ce chapitre, on explique le concept d'interférence thermique entre des systèmes voisins. Tout comme les différents forages d'un même champ de forage s'influencent mutuellement, les forages de systèmes différents s'influencent également les uns les autres.

Deux méthodes de calcul des interférences ont été examinées : celle de la source linéaire infinie et celle de la source linéaire finie. La première est la plus rapide et la plus précise pour les forages profonds relativement éloignés les uns des autres, tandis que la seconde est globalement la plus précise en raison de son approche tridimensionnelle du transfert thermique. La question de savoir comment ces méthodes de modélisation des interférences entre deux forages peuvent être étendues pour modéliser les interférences entre différents réseaux de forages a également été abordée.

Il a été démontré qu’une conception de champ de forage tenant compte des interférences repose sur une approche par étapes : dans un premier temps, le champ de forage est dimensionné isolément, puis les interférences sont calculées. Dans un troisième temps, ces interférences sont intégrées aux seuils de température du champ de forage, de sorte que la nouvelle conception reste valable une fois les interférences prises en compte.

Cet effet d'interférence revêt donc une grande importance lors de la conception d'un ensemble de systèmes individuels. Dans le chapitre suivant, nous aborderons la notion de simultanéité, qui joue un rôle dans la solution géothermique collective.

Références

• Groenholland. (2020). ITGBES, outil d'analyse des interférences dans les systèmes énergétiques à sol fermé. Rapport GHNL 180760. Groenholland Geo-energiesystemen. Amsterdam. En ligne ici [dernière consultation : 17/09/2026]
• Peere, W., Cimmino, M. (2026). Interférences thermiques entre réseaux de forages géothermiques peu profonds : comparaison des méthodes analytiques. Dans les actes du Der Geothermiekongress (DGK), du 20 au 22 octobre, à Potsdam, en Allemagne.
• Législation aux Pays-Bas : 11 000 BRL Protocole 11 001 (pages 61-62)
• Législation suisse : SIA 384/6, § 3.1.1.2
• Cimmino, M., Bernier, M. (2014). Une méthode semi-analytique pour générer des fonctions g pour des réseaux de forages géothermiques. Journal international du transfert de chaleur et de masse, 70, 641-650.

Questions

Télécharger

• Télécharger la simulation GHEtool de ce chapitre ici.
• Télécharger la liste des 20 installations géothermiques ici.
• Télécharger la liste des 20 installations géothermiques avec leur centre géométrique ici.