La conception des champs de forage se fait généralement en examinant le profil de température du système. Bien que cette méthode soit assez simple à interpréter, elle laisse de côté certaines informations importantes pour la conception. Aujourd'hui, nous introduisons dans GHEtool Cloud des tracés de contours et des cartes qui peuvent aider à combler cette lacune et vous aider à concevoir des champs de forage avec encore plus de confiance !
Tracés de contours
Les profils de température sont un excellent moyen de montrer comment la température du fluide et de la paroi du trou de forage d'un système évolue dans le temps. En particulier lorsque vous travaillez avec des données horaires, vous pouvez tirer beaucoup d'informations de ces graphiques. Cependant, ils ne disent pas tout, car la température du sol n'est pas constante partout et dépend fortement de la configuration de votre champ de forage et de votre déséquilibre. Avec l'introduction des courbes de niveau, nous pouvons rendre cela visuel.
Pour illustrer ce point, considérons le profil de température ci-dessous.
Ici, il y a un déséquilibre assez important, qui refroidit le sol année après année. Toutefois, les températures indiquées ci-dessous sont toutes des températures moyennes, la température de la paroi du trou de forage étant la moyenne de tous les trous de forage. Pour avoir une meilleure idée de l'espace, examinons le tracé des courbes de niveau correspondant à ce champ de forage.
!Indice
Vous pouvez créer un tracé de contour dans GHEtool Cloud en allant dans l'onglet ‘Général’ dans les ‘Paramètres spécifiques à l'objectif’. Ces tracés sont disponibles pour tous les objectifs, à l'exception de l'analyse TRT.
Le tracé de contour ci-dessus montre une distribution bidimensionnelle de la température dans le sol, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur du champ de forage après n années, dans ce cas 25. Ici, les contours sont des lignes isothermes où la température diminue d'un certain nombre de degrés par rapport à la température initiale du sol non perturbé. Le déséquilibre est également clairement visible dans cette représentation graphique, puisque toutes les courbes de niveau sont négatives, ce qui indique un refroidissement général du sol.
En outre, il est visible que la dérive de la température n'est pas identique partout, comme l'indiquent à la fois les lignes isothermes et le gradient de température. Le centre du champ de forage a une couleur bleue plus foncée, indiquant une perturbation de la température plus prononcée, tandis que les régions extérieures du champ de forage sont moins refroidies. En sortant du champ de forage, on peut s'attendre à une perturbation de la température de -1°C à une distance de 30 m dans ce cas.
Cette représentation spatiale permet également de mieux comprendre comment interpréter les interférences entre systèmes voisins, comme nous le verrons plus loin.
!Note
Ces lignes de contour sont une estimation de la réalité, puisqu'elles ne sont qu'une représentation bidimensionnelle d'un système purement conducteur. Elles sont créées en prenant le déséquilibre du système et en le répartissant entre les différents trous de forage. Comme tous les trous de forage n'ont pas la même contribution à l'interaction thermique, comme nous l'avons vu plus haut, il n'y a pas de différence entre les trous de forage. dernière fois, le déséquilibre causé par certains forages sera plus prononcé. Au final, en prenant l'hypothèse d'une source linéaire infinie et en additionnant toutes les contributions des différents forages, on obtient ces graphiques.
Tracés de contour et interférences
Les courbes de niveau étant un excellent moyen de montrer la distribution de la température à l'intérieur et à l'extérieur du champ de forage, elles peuvent aider à visualiser l'interférence thermique entre différents champs de forage. Auparavant, cette interférence thermique, telle que discutée ici, a été exprimée numériquement, quantifiant l'influence à long terme de la température d'un champ de forage sur un autre. À l'aide de ces graphiques, cette interférence devient visible, comme le montre le graphique ci-dessous.
Le graphique ci-dessus montre clairement que le déséquilibre individuel de chaque champ de forage s'étend aux champs voisins, créant ainsi une influence collective sur la température. Bien sûr, la perturbation de la température est la plus importante à l'intérieur des champs de forage eux-mêmes, mais au fil des ans, cette influence se propage. Cela apparaît clairement lorsque l'on compare l'image ci-dessus, après 25 ans, avec la situation après seulement une année de déséquilibre.
Après seulement un an, l'interférence est beaucoup moins prononcée, puisqu'il y a une interférence presque négligeable entre le champ de forage en haut à gauche et celui en bas. En raison du déséquilibre annuel, cette région d'influence s'agrandit au fil des ans, augmentant l'interaction thermique entre les différents systèmes. Ce phénomène peut également être visualisé dans GHEtool Cloud, où il est possible d'animer les courbes de niveau pour chaque année de la période de simulation. Ci-dessous, cela est fait pour la situation d'interférence thermique ci-dessus.
Tracés de contour et configuration du champ de forage
Outre la visualisation des interférences entre différents champs de forage, les courbes de niveau peuvent également nous aider à comprendre l'importance de la configuration du champ de forage en cas de déséquilibre. Précédemment, lorsque nous avons parlé de la façon de faire face au déséquilibre (lire l'article ici) ou lors de l'introduction des fonctions g (lire l'article ici), il a toujours été mentionné que l'augmentation de l'espacement entre les forages, ainsi que l'alignement des champs de forage, étaient meilleurs pour le comportement à long terme de votre système. Grâce aux courbes de niveau, il est désormais possible de visualiser ce phénomène.
Ci-dessous, le tracé des courbes de niveau est illustré pour un système présentant un déséquilibre négatif important, à la fois pour un champ de forage de 9 trous de 130 m en ligne et dans une grille de 3 × 3.
En comparant les deux contours l'un à côté de l'autre, il est clair que le froid est davantage piégé à l'intérieur du champ de forage lorsque les trous de forage sont placés sur une grille rectangulaire. La température à l'intérieur de ce champ de forage descend, après 25 ans, à -5,3°C par rapport à la température du sol non perturbé, alors que dans le cas d'une ligne, la température ne baisse que de 4°C. Ceci donne un aperçu supplémentaire de l'importance de la configuration du champ de forage et sera particulièrement utile lorsqu'il s'agit de configurations irrégulières.
Tracé de contour d'un champ de forage avec 3×3 trous de forage.
!Note
En survolant le tracé avec votre souris, vous pouvez voir la perturbation de la température à cet endroit précis. En sélectionnant un forage, vous pouvez voir sa contribution au déséquilibre global du champ de forage. Dans le cas ci-dessus, le trou de forage situé au centre présente une extraction de chaleur spécifique nettement inférieure à celle des trous de forage situés au bord ou dans les coins. Cela s'explique par le fait que la température entourant ce trou de forage intérieur est déjà plus basse, ce qui limite les capacités d'extraction.
Cartes
Une deuxième mise à jour qui peut vous aider à concevoir vos champs de forage plus facilement consiste à placer vos coordonnées directement sur une carte. À partir d'aujourd'hui, lorsque vous travaillez avec des configurations de champs de forage personnalisées, vous avez la possibilité de sélectionner une carte comme arrière-plan, comme illustré ci-dessous.
Lorsque vous travaillez avec des coordonnées dans GHEtool, vous pouvez utiliser soit votre propre cadre de référence défini localement, commençant par exemple à (0,0), soit un système de coordonnées national. Dans tous les cas, vous devez faire correspondre votre système de coordonnées local à la carte. Il vous suffit donc de sélectionner un point sur la carte et de le référencer à la coordonnée correspondant à votre propre système de coordonnées. Dans le cas ci-dessus, le point jaune noir se superpose au point (0,0) du système de coordonnées en question. Vous obtenez alors la figure ci-dessous.
Désormais, il est possible de glisser-déposer des coordonnées au bon endroit et d'ajouter de nouveaux forages en cliquant sur le bouton droit de la souris ou en double-cliquant sur le bouton gauche. Ainsi, la conception de la configuration de votre champ de forage devient plus facile que jamais.
Un autre avantage de travailler avec un fond de carte pour vos champs de forage est que vos tracés de contour seront désormais affichés au-dessus de ces cartes. Il est ainsi encore plus facile d'évaluer l'interaction thermique avec les systèmes environnants, comme le montre l'illustration ci-dessous.
!Note
Il est également possible de dessiner le calcul d'interférence sur une carte, mais là encore, le point de référence doit être fixé avec précision afin que le champ de forage soit dessiné à l'endroit correct.
Conclusion
Avec l'introduction des courbes de niveau, il devient plus facile de se faire une idée du comportement thermique à long terme de votre système géothermique, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de votre champ de forage. Cela peut vous aider à comprendre et à visualiser les interférences thermiques entre les systèmes voisins, mais aussi à mettre en évidence l'importance de la configuration du champ de forage lui-même. Cette fonction, combinée à la nouvelle fonctionnalité cartographique de GHEtool, vous permet de concevoir des champs de forage plus facilement et avec plus de confiance !
Références
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