{"id":4470,"date":"2026-01-21T18:25:30","date_gmt":"2026-01-21T17:25:30","guid":{"rendered":"https:\/\/ghetool.eu\/?post_type=course&#038;p=4470"},"modified":"2026-02-10T09:03:05","modified_gmt":"2026-02-10T08:03:05","slug":"limportance-de-la-conception-du-champ-de-forage","status":"publish","type":"course","link":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/cours\/limportance-de-la-conception-du-champ-de-forage\/","title":{"rendered":"L'importance de la conception du champ de forage"},"content":{"rendered":"<p>Dans ce chapitre, nous examinons de plus pr\u00e8s l'importance de la conception du champ de forage. Dans le chapitre pr\u00e9c\u00e9dent, nous avons examin\u00e9 les avantages d'une pompe \u00e0 chaleur g\u00e9othermique, et nous avons constat\u00e9 que ces pompes ont tendance \u00e0 avoir un co\u00fbt d'investissement initial plus \u00e9lev\u00e9. Il est donc important que la source g\u00e9othermique, le champ de forage, soit correctement con\u00e7ue pour que l'installation d'une pompe \u00e0 chaleur g\u00e9othermique reste financi\u00e8rement int\u00e9ressante.<\/p>\n<p>Avant de nous pencher sur les deux principales cat\u00e9gories de conception de champs de forage, examinons de plus pr\u00e8s l'objectif de la conception.<br \/>\n<\/p>\n\n\n<br \/>\n<iframe title=\"Chapitre 1.2 : L&#039;importance de la conception d&#039;un champ de fourrage\" width=\"800\" height=\"450\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/ina9ZFSwSsM?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe><br \/>\n\n\n<h2>L'objectif de la conception du champ de forage<\/h2>\n<p>Qu'entendons-nous lorsque nous parlons de conception de champs d'exploration ? Quel est l'objectif exact de la conception ? Pour le comprendre, nous devons examiner les profils de temp\u00e9rature, comme celui que vous pouvez voir ci-dessous.<\/p>\n<div class=\"note\">Dans notre prochaine partie, nous nous concentrerons sur ces profils de temp\u00e9rature, mais par souci d'exhaustivit\u00e9, nous les pr\u00e9sentons d\u00e9j\u00e0 ici.<\/div>\n<figure id=\"attachment_2570\" aria-describedby=\"caption-attachment-2570\" style=\"width: 744px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-2570 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Hourly-e1769062761326.png\" alt=\"Exemple de profil de temp\u00e9rature horaire.\" width=\"744\" height=\"332\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Hourly-e1769062761326.png 744w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Hourly-e1769062761326-300x134.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/Hourly-e1769062761326-18x8.png 18w\" sizes=\"(max-width: 744px) 100vw, 744px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2570\" class=\"wp-caption-text\">Exemple de profil de temp\u00e9rature horaire.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Dans le graphique ci-dessous, vous pouvez voir deux lignes : la temp\u00e9rature moyenne du fluide dans le champ de forage et la temp\u00e9rature de la paroi du trou de forage (qui se trouve en dessous et est presque visible comme une sorte d'ombre de l'autre ligne). Ces lignes illustrent le comportement du champ de forage au fil des ans (on observe une tendance \u00e0 la baisse dans ce cas, que l'on appelle la <em>d\u00e9s\u00e9quilibre<\/em>) et d'heure en heure. Le concept de la conception du champ de forage consiste maintenant \u00e0 maintenir ces temp\u00e9ratures de fluide dans une certaine fourchette. Si le fluide d\u00e9passe ces limites, le champ n'est pas dimensionn\u00e9 avec pr\u00e9cision et un champ de forage plus important est n\u00e9cessaire. Dans ce qui suit, ces limites de temp\u00e9rature seront examin\u00e9es.<\/p>\n<div class=\"note\">La temp\u00e9rature indiqu\u00e9e dans le graphique ci-dessus est la <i>temp\u00e9rature moyenne du fluide<\/i> dans le champ de forage, qui est la moyenne entre les temp\u00e9ratures d'entr\u00e9e et de sortie du champ de forage. Sauf indication contraire, nous parlerons dans ce cours de temp\u00e9ratures moyennes des fluides. Il est \u00e9galement possible de cr\u00e9er ce graphique avec la temp\u00e9rature d'entr\u00e9e ou la temp\u00e9rature de sortie, comme nous le verrons plus loin.<\/div>\n<h3>Temp\u00e9rature minimale du fluide<\/h3>\n<p>L'une des limites de la temp\u00e9rature du fluide est la temp\u00e9rature minimale du fluide. Pour des raisons de durabilit\u00e9, nous ne voulons pas que le sol devienne gel\u00e9 au fil du temps, c'est pourquoi la plupart des r\u00e9gions \u00e9tablissent des directives de conception sp\u00e9cifiques sur la temp\u00e9rature minimale autoris\u00e9e. Dans la plupart des pays, la temp\u00e9rature moyenne du fluide doit rester sup\u00e9rieure \u00e0 0\u00b0C apr\u00e8s 25 ans, mais dans la r\u00e9gion de Bruxelles (Belgique), c'est la temp\u00e9rature minimale qui s'applique. <em>temp\u00e9rature d'entr\u00e9e<\/em> qui doit rester sup\u00e9rieure \u00e0 0\u00b0C apr\u00e8s 25 ans. En Suisse, la limite de conception est une temp\u00e9rature moyenne des fluides de -1,5\u00b0C apr\u00e8s 50 ans.<\/p>\n<p>Outre les raisons juridiques, il existe \u00e9galement des raisons techniques et de d\u00e9veloppement durable. Afin de ne pas nuire \u00e0 la vie dans le sol, nous voulons \u00e9viter de geler le sol. En outre, la glace est un mauvais conducteur de chaleur, de sorte que lorsque le trou de forage g\u00e8le, une couche de glace se forme, isolant efficacement le trou de forage, ce qui entra\u00eene une diminution de l'efficacit\u00e9 de votre syst\u00e8me, voire une panne.<\/p>\n<p>Comme le coulis est \u00e9galement poreux, l'humidit\u00e9 est g\u00e9n\u00e9ralement pr\u00e9sente et, lorsque le trou de forage g\u00e8le, cette humidit\u00e9 se dilate et peut provoquer des fissures dans le coulis. Au fil des ann\u00e9es (ou des cycles de gel), ces fissures peuvent s'agrandir et causer des dommages importants \u00e0 la structure du trou de forage et (potentiellement) \u00e0 la performance thermique.<\/p>\n<div class=\"caution\">Lorsque vous travaillez avec de l'eau comme fluide caloporteur, il est \u00e9vident que vous ne pouvez pas descendre \u00e0 0\u00b0C, car votre pompe \u00e0 chaleur (et votre puits) seraient gel\u00e9s. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, une temp\u00e9rature d'entr\u00e9e minimale de 4\u00b0C (ou plus) est requise. Renseignez-vous aupr\u00e8s de votre fabricant afin de conserver votre garantie.<\/div>\n<h3>Temp\u00e9rature maximale du fluide<\/h3>\n<p>Outre la limite minimale de temp\u00e9rature du fluide, il existe \u00e9galement une limite maximale. Outre les exigences l\u00e9gales (typiquement moins de 25\u00b0C de temp\u00e9rature moyenne ou de temp\u00e9rature du fluide d'injection), il y a aussi une raison technique.<\/p>\n<p>Si un refroidissement passif est n\u00e9cessaire, nous voulons g\u00e9n\u00e9ralement rester en dessous des 16-18\u00b0C comme temp\u00e9rature moyenne du fluide, de mani\u00e8re \u00e0 avoir 17-19\u00b0C disponibles de l'autre c\u00f4t\u00e9 de l'\u00e9changeur de chaleur pour refroidir notre b\u00e2timent, ce qui est g\u00e9n\u00e9ralement le maximum que l'on puisse atteindre pour garantir une capacit\u00e9 de refroidissement suffisante.<\/p>\n<p>Lorsque le refroidissement actif est utilis\u00e9, ce seuil de 17\u00b0C n'est plus une exigence stricte, puisque la pompe \u00e0 chaleur peut \u00e9vacuer la chaleur dans des champs de forage plus chauds.<\/p>\n<div class=\"caution\">Un autre aspect important est que le mat\u00e9riau du tuyau se dilate \u00e9galement avec la temp\u00e9rature. En g\u00e9n\u00e9ral, en dessous de 25\u00b0C, ce ph\u00e9nom\u00e8ne n'est pas significatif, mais pour des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es (et de longues connexions horizontales), ce comportement d'\u00e9tirement et de r\u00e9tr\u00e9cissement exerce une contrainte sur les joints et peut provoquer des fuites au fil des ans. Par cons\u00e9quent, lorsque vous travaillez \u00e0 des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es, veillez \u00e0 s\u00e9lectionner le plastique appropri\u00e9 pour le travail \u00e0 effectuer afin de minimiser ces contraintes.<\/div>\n<h2>Deux cat\u00e9gories de conception de champs de forage<\/h2>\n<p>Maintenant que l'objectif de la conception de notre champ de forage est clair - rester dans des limites pr\u00e9d\u00e9finies - examinons deux approches diff\u00e9rentes pour calculer la taille requise du champ de forage : la r\u00e8gle empirique ou l'utilisation d'un logiciel de conception de champ de forage.<\/p>\n<h3>R\u00e8gles empiriques<\/h3>\n<p>Comme dans tous les autres domaines du g\u00e9nie climatique, il existe de nombreuses fa\u00e7ons de concevoir un syst\u00e8me. Le domaine de la g\u00e9othermie n'est pas diff\u00e9rent. La litt\u00e9rature mentionne quatre niveaux diff\u00e9rents de pr\u00e9cision pour le dimensionnement des champs de forage, allant des r\u00e8gles empiriques lin\u00e9aires aux simulations horaires (ce point sera abord\u00e9 dans une partie ult\u00e9rieure). Ce dernier niveau est bien s\u00fbr le plus pr\u00e9cis, mais dans la pratique, on utilise encore souvent des r\u00e8gles empiriques pour le dimensionnement des champs de forage. Ces r\u00e8gles se pr\u00e9sentent sous la forme d'une puissance sp\u00e9cifique par longueur de forage (par exemple 30W\/m forage), et offrent au concepteur un moyen rapide de dimensionner un syst\u00e8me en divisant simplement la charge de pointe requise par ce facteur.<\/p>\n<p>Cependant, quels sont les crit\u00e8res importants qui ont donn\u00e9 lieu \u00e0 cette valeur constante ? S'agit-il d'un champ de forage peu profond ou plus profond ? Est-elle con\u00e7ue pour fonctionner avec des pics de chaleur ou \u00e9galement pour des pics de refroidissement ? Suppose-t-elle un \u00e9coulement laminaire ou turbulent ? Quel type d'\u00e9changeur de chaleur a-t-on utilis\u00e9 ? Quelles \u00e9taient les propri\u00e9t\u00e9s du sol, la configuration du champ de forage ...<\/p>\n<p>Le recours \u00e0 des r\u00e8gles empiriques ne permet pas d'am\u00e9liorer votre conception, car elles font abstraction du profil de temp\u00e9rature dont il a \u00e9t\u00e9 question pr\u00e9c\u00e9demment. Il n'est donc pas clair si votre champ de forage est surdimensionn\u00e9 ou sous-dimensionn\u00e9.<\/p>\n<h3>Logiciel de conception de champs de forage<\/h3>\n<p>Lors de la conception d'un champ de forage g\u00e9othermique, de nombreuses d\u00e9cisions doivent \u00eatre prises. Vous devez non seulement d\u00e9terminer la longueur totale du forage n\u00e9cessaire, mais aussi la configuration du champ de forage, la profondeur et les internes du forage. Des param\u00e8tres tels que le r\u00e9gime du fluide (laminaire ou turbulent) sont particuli\u00e8rement importants pour la conception finale. Avec un logiciel de conception sp\u00e9cialis\u00e9 comme GHEtool Cloud, vous pouvez saisir tous ces param\u00e8tres sp\u00e9cifiques au projet et calculer le nombre de trous de forage n\u00e9cessaires pour rester dans les limites de temp\u00e9rature. Vous \u00eates ainsi assur\u00e9 que votre champ de forage est toujours correctement dimensionn\u00e9 et, par cons\u00e9quent, optimis\u00e9 sur le plan \u00e9conomique. Les disparit\u00e9s entre un r\u00e9sultat obtenu \u00e0 partir d'une r\u00e8gle empirique et un r\u00e9sultat obtenu \u00e0 partir d'un logiciel de conception de champs de forage peuvent \u00eatre tr\u00e8s importantes.<\/p>\n<h3>Comparaison entre les outils et les r\u00e8gles empiriques<\/h3>\n<p>Pour illustrer les r\u00e9sultats contrast\u00e9s de la conception entre le dimensionnement avec des r\u00e8gles empiriques et GHEtool Cloud, une analyse compl\u00e8te a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e. Trois b\u00e2timents diff\u00e9rents - un auditorium, un bureau et un immeuble r\u00e9sidentiel multifamilial - ont fait l'objet d'une simulation dynamique avec une r\u00e9solution horaire afin de saisir avec pr\u00e9cision les variations de la demande thermique. Ensuite, ces profils horaires de demande de chauffage et de refroidissement ont \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9s comme donn\u00e9es d'entr\u00e9e pour GHEtool afin de dimensionner le champ de forage dans de nombreux sc\u00e9narios : \u00e9coulement laminaire ou turbulent, conductivit\u00e9 thermique du coulis variable, trous de forage profonds ou peu profonds ...<\/p>\n<p>Chaque simulation est repr\u00e9sent\u00e9e par un point rouge distinct dans les figures ci-dessous, montrant l'\u00e9ventail des possibilit\u00e9s de conception et l'impact significatif de l'utilisation de GHEtool pour le dimensionnement pr\u00e9cis des champs de forage.<br \/>\n<figure id=\"attachment_1759\" aria-describedby=\"caption-attachment-1759\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-1759 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_5.png\" alt=\"Variation de la longueur des forages entre un dimensionnement empirique et un dimensionnement \u00e0 l&#039;aide d&#039;un logiciel de conception pour trois b\u00e2timents diff\u00e9rents. (Source : (Peere, 2024))\" width=\"640\" height=\"480\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_5.png 640w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_5-300x225.png 300w\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1759\" class=\"wp-caption-text\">Variation de la longueur des forages entre un dimensionnement empirique et un dimensionnement \u00e0 l'aide d'un logiciel de conception pour trois b\u00e2timents diff\u00e9rents. (Source : (Peere, 2024))<\/figcaption><\/figure><\/p>\n<p>Tous les points rouges de la figure ci-dessus repr\u00e9sentent des champs de forage correctement dimensionn\u00e9s, les variations provenant des diff\u00e9rences dans les donn\u00e9es d'entr\u00e9e de la conception. Si l'on compare la gamme des tailles potentielles obtenues par GHEtool avec la valeur unique d\u00e9riv\u00e9e d'une r\u00e8gle empirique, il est clair que cette derni\u00e8re n'offre qu'un aper\u00e7u minimal de la pr\u00e9cision et de la robustesse de la conception des champs de forage.<\/p>\n<figure id=\"attachment_1760\" aria-describedby=\"caption-attachment-1760\" style=\"width: 640px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-1760 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_6.png\" alt=\"Variation de la r\u00e8gle empirique lors du dimensionnement \u00e0 l&#039;aide d&#039;un logiciel de conception de champ de forage pour trois b\u00e2timents diff\u00e9rents. (Source : (Peere, 2024))\" width=\"640\" height=\"480\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_6.png 640w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/03\/Figure_6-300x225.png 300w\" sizes=\"(max-width: 640px) 100vw, 640px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-1760\" class=\"wp-caption-text\">Variation de la r\u00e8gle empirique lors du dimensionnement \u00e0 l'aide d'un logiciel de conception de champ de forage pour trois b\u00e2timents diff\u00e9rents. (Source : (Peere, 2024))<\/figcaption><\/figure>\n<p>Mais peut-\u00eatre que la r\u00e8gle empirique de 30 W\/m \u00e9tait tout simplement erron\u00e9e ? Si nous inversons la r\u00e8gle empirique en nous basant sur les puissances maximales connues et les diff\u00e9rents dimensionnements de la figure pr\u00e9c\u00e9dente, l'extraction\/injection de chaleur sp\u00e9cifique varie de 30 \u00e0 230 W\/m. Cette large gamme est une cons\u00e9quence inh\u00e9rente de la flexibilit\u00e9 de conception dont vous disposez en tant que concepteur de champ de forage, qui ne peut tout simplement pas \u00eatre r\u00e9duite \u00e0 un chiffre unique.<\/p>\n<h2>Conclusion<\/h2>\n<p>L'objectif de la conception des champs de forage est clair : nous voulons nous assurer que les temp\u00e9ratures de nos fluides restent dans certaines limites, soit pour des raisons l\u00e9gales, soit sur la base de bonnes pratiques. Il n'est pas possible d'obtenir cette certitude en travaillant avec des r\u00e8gles empiriques, car elles font abstraction du profil de temp\u00e9rature et \u00e9tablissent une corr\u00e9lation directe entre la taille requise et les puissances de pointe demand\u00e9es.<\/p>\n<p>En tant que concepteur g\u00e9othermique, un outil comme GHEtool vous donne tout ce dont vous avez besoin pour dimensionner avec pr\u00e9cision les champs de forage, en tenant compte de tous les aspects importants tels que les \u00e9l\u00e9ments suivants <a href=\"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/cours\/required-inputs-ground-data\/\">propri\u00e9t\u00e9s du sol<\/a>, La demande thermique et l'efficacit\u00e9 de la pompe \u00e0 chaleur. Ces questions seront abord\u00e9es dans les chapitres suivants.<\/p>\n<h2>R\u00e9f\u00e9rences<\/h2>\n<ul>\n<li>SIA 384\/6<\/li>\n<li>Sel\u00e7uk E., Bertrand F. (2016). Dommages caus\u00e9s par le gel aux mat\u00e9riaux d'injection pour les \u00e9changeurs de chaleur en forage : Experimental and analytical evaluations. Geomechanics for Energy and the Environment, Volume 5, Pages 29-41, ISSN 2352-3808, <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.gete.2015.12.002\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.gete.2015.12.002<\/a>.<\/li>\n<li>Peere, W. (2024). Les r\u00e8gles empiriques sont-elles trompeuses ? La complexit\u00e9 du dimensionnement des champs de forage et l'importance du logiciel Design.\u00a0<em>IEA HPT Magazine 42<\/em>(1),\u00a0<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.23697\/7nec-0g78\" rel=\"nofollow noopener\" target=\"_blank\">https:\/\/doi.org\/10.23697\/7nec-0g78<\/a>.<\/li>\n<\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Maintenant que nous comprenons les avantages d'une pompe \u00e0 chaleur g\u00e9othermique, l'\u00e9tape suivante consiste \u00e0 explorer l'importance de la conception du champ de forage et les avantages de l'utilisation d'un logiciel de conception.<\/p>","protected":false},"template":"","section":[123],"chapter":[121],"authors":[39],"class_list":["post-4470","course","type-course","status-publish","hentry","section-chapter-2","chapter-part-1","authors-wouter-peere"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/course\/4470","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/course"}],"about":[{"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/course"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=4470"}],"wp:term":[{"taxonomy":"section","embeddable":true,"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/section?post=4470"},{"taxonomy":"chapter","embeddable":true,"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/chapter?post=4470"},{"taxonomy":"authors","embeddable":true,"href":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/wp-json\/wp\/v2\/authors?post=4470"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}