Les logiciels de conception Borefield offrent des solutions précises pour optimiser les systèmes géothermiques. Contrairement aux règles empiriques, les outils logiciels fournissent des simulations sur mesure, garantissant des performances optimales, la rentabilité et l'atténuation des risques. Consultez l'article pour plus d'informations sur les raisons d'utiliser un logiciel de conception de champ de forage plutôt que des règles empiriques pour votre prochain projet de champ de forage.
Règles empiriques
Comme dans tout autre domaine du CVC, il existe de nombreuses façons de concevoir un système. Le domaine de la géothermie n'est pas différent. La littérature mentionne quatre niveaux différents de précision pour le dimensionnement des champs de forage, allant des règles empiriques linéaires aux simulations horaires. Cette dernière est bien sûr la plus précise, mais dans la pratique, on utilise souvent des règles empiriques pour le dimensionnement des champs de forage. Ces règles se présentent sous la forme d'une puissance spécifique par longueur de forage (par exemple 30 W/m forage) et offrent au concepteur un moyen rapide de dimensionner un système, en divisant simplement la charge de pointe requise par ce facteur.
Cependant, quels sont les critères importants qui ont donné lieu à cette valeur constante ? S'agit-il d'un champ de forage peu profond ou plus profond ? Est-elle conçue pour fonctionner avec des pics de chauffage ou également pour des pics de refroidissement ? Suppose-t-elle un écoulement laminaire ou turbulent ? Suis-je en train de surdimensionner ou de sous-dimensionner mon champ de forage ?
Logiciel de conception de champs de forage
Lors de la conception d'un champ de forage géothermique, de nombreuses décisions doivent être prises. Vous devez non seulement déterminer la longueur totale du forage nécessaire, mais aussi la configuration du champ de forage, la profondeur et l'intérieur du forage. Des paramètres tels que le régime du fluide (laminaire ou turbulent) sont particulièrement importants pour la conception finale. Avec un logiciel de conception spécialisé comme GHEtool Cloud, vous pouvez saisir tous ces paramètres spécifiques au projet et calculer le nombre de trous de forage nécessaires. Vous êtes ainsi assuré que votre champ de forage est toujours correctement dimensionné et, par conséquent, optimisé sur le plan économique. Les disparités entre un résultat obtenu à partir d'une règle empirique et un résultat obtenu à partir d'un logiciel de conception de champs de forage peuvent être très importantes.
Comparaison entre les outils et les règles empiriques
Pour illustrer les résultats contrastés de la conception entre le dimensionnement avec des règles empiriques et GHEtool Cloud, une analyse complète a été menée. Trois bâtiments différents - un auditorium, un bureau et un immeuble résidentiel multifamilial - ont fait l'objet d'une simulation dynamique avec une résolution horaire afin de saisir avec précision leurs différentes demandes thermiques. Par la suite, ces profils horaires de demande de chauffage et de refroidissement ont été utilisés comme données d'entrée pour GHEtool afin de dimensionner le champ de forage dans le cadre de nombreux scénarios. Ces scénarios englobent des facteurs tels que l'écoulement laminaire ou turbulent, la variation de la conductivité thermique du coulis, et les forages profonds ou peu profonds, entre autres. Chaque simulation est représentée par un point rouge distinct dans les figures ci-dessous, montrant l'éventail des possibilités de conception et l'impact significatif de l'utilisation de GHEtool pour le dimensionnement précis du champ de forage.
Tous les points rouges illustrés dans les figures ci-dessus représentent des champs de forage correctement dimensionnés, les variations provenant des différences dans les données d'entrée de la conception. Lorsque l'on compare la gamme de tailles potentielles obtenues par GHEtool avec la valeur unique dérivée d'une règle empirique, il devient évident que cette dernière n'offre qu'un aperçu minimal de la précision et de la robustesse de la conception du champ de forage.
En inversant la règle empirique, la raison sous-jacente devient évidente : l'extraction de chaleur spécifique varie de 30 à 230 W/m. Cette large gamme souligne l'inadéquation des approches basées sur des règles empiriques pour fournir des conseils significatifs en vue d'une conception optimale des champs de forage.
Conclusion
La longueur totale du forage nécessaire est un paramètre très sensible, qui dépend de facteurs tels que la structure du bâtiment, les conditions du sol et divers critères de conception concernant l'intérieur du forage. Il est impossible de déterminer à l'avance si une règle empirique aboutira à un champ de forage nettement surdimensionné ou sous-dimensionné. Pour des conceptions plus robustes et économiquement réalisables, même à un stade précoce, il est conseillé d'utiliser un logiciel de conception de champ de forage tel que GHEtool Cloud.
Référence
- Cet article est basé sur une publication dans le magazine de l'AIE. A consulter ici.