{"id":4062,"date":"2025-05-27T07:47:34","date_gmt":"2025-05-27T05:47:34","guid":{"rendered":"https:\/\/ghetool.eu\/?post_type=knowledgebase&#038;p=4062"},"modified":"2025-08-28T14:41:40","modified_gmt":"2025-08-28T12:41:40","slug":"la-variation-des-proprietes-des-fluides","status":"publish","type":"knowledgebase","link":"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/knowledgebase\/varying-fluid-properties\/","title":{"rendered":"Pr\u00e9cision accrue des simulations avec des propri\u00e9t\u00e9s de fluides variables"},"content":{"rendered":"<p>Cet article pr\u00e9sente une avanc\u00e9e dans la pr\u00e9cision des simulations g\u00e9othermiques en permettant aux propri\u00e9t\u00e9s des fluides de changer au fil du temps, ce qui conduit \u00e0 des champs de forage g\u00e9othermiques plus pr\u00e9cis et plus r\u00e9alisables. Ces modifications sont d\u00e9sormais int\u00e9gr\u00e9es par d\u00e9faut dans GHEtool Cloud et accessibles \u00e0 tous.<\/p>\n<p><iframe title=\"Pr\u00e9cision accrue des simulations avec des propri\u00e9t\u00e9s de fluides variables\" width=\"800\" height=\"450\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/Sf4ZExS6KRc?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><\/p>\n<h2>Une longue histoire en bref<\/h2>\n<p data-start=\"73\" data-end=\"396\">Pour comprendre les changements importants qui ont \u00e9t\u00e9 apport\u00e9s au logiciel, nous devons r\u00e9sumer une grande partie du contenu des articles pr\u00e9c\u00e9dents. Nous reprenons ci-dessous certaines des id\u00e9es principales de ces articles afin que vous puissiez suivre l'histoire, mais nous ferons r\u00e9f\u00e9rence aux articles originaux si vous souhaitez obtenir davantage d'informations de fond.<\/p>\n<h3>R\u00e9sistance thermique du trou de forage<\/h3>\n<p>La r\u00e9sistance thermique effective du trou de forage (voir l'article <a style=\"text-decoration: underline;\" href=\"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/base-de-connaissances\/resistance-thermique-du-trou-de-forage\/\">ici<\/a>) d\u00e9crit la facilit\u00e9 avec laquelle l'\u00e9nergie peut \u00eatre transf\u00e9r\u00e9e du fluide au sol. Nous avons vu pr\u00e9c\u00e9demment que cette r\u00e9sistance se compose de diff\u00e9rentes sous-r\u00e9sistances, chacune repr\u00e9sentant une limite que l'\u00e9nergie doit franchir pour atteindre le sol. Ceci est illustr\u00e9 dans la figure ci-dessous.<\/p>\n<figure id=\"attachment_3956\" aria-describedby=\"caption-attachment-3956\" style=\"width: 2560px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-3956 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance.png\" alt=\"Repr\u00e9sentation visuelle des \u00e9l\u00e9ments importants de la r\u00e9sistance thermique effective du trou de forage.\" width=\"2560\" height=\"1077\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance.png 2560w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-300x126.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-1024x431.png 1024w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-768x323.png 768w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-1536x646.png 1536w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-2048x862.png 2048w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/03\/Resistance-18x8.png 18w\" sizes=\"(max-width: 2560px) 100vw, 2560px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-3956\" class=\"wp-caption-text\">Repr\u00e9sentation visuelle des \u00e9l\u00e9ments importants de la r\u00e9sistance thermique effective du trou de forage.<\/figcaption><\/figure>\n<p data-start=\"187\" data-end=\"551\">Bien que (presque) tous ces param\u00e8tres puissent \u00eatre modifi\u00e9s par le concepteur, la r\u00e9sistance thermique convective entre le fluide et le tuyau est g\u00e9n\u00e9ralement celle qui retient le plus l'attention, car elle est d'une importance majeure. La facilit\u00e9 avec laquelle le fluide \u00e9change de l'\u00e9nergie avec le tuyau d\u00e9pend du r\u00e9gime du fluide (laminaire, transitoire ou turbulent), qui est d\u00e9crit par le nombre de Reynolds.<\/p>\n<h3>Nombre de Reynolds<\/h3>\n<p>Le nombre de Reynolds est une grandeur sans dimension qui indique le r\u00e9gime d'\u00e9coulement du fluide. (Si vous n'avez pas lu notre article sur le sujet, vous pouvez le trouver <a style=\"text-decoration: underline;\" href=\"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/base-de-connaissances\/quel-est-le-nombre-de-reynolds\/\">ici<\/a>). La figure ci-dessous montre les diff\u00e9rents r\u00e9gimes de fluides, allant de l'\u00e9coulement laminaire \u00e0 l'\u00e9coulement turbulent.<\/p>\n<figure id=\"attachment_2472\" aria-describedby=\"caption-attachment-2472\" style=\"width: 823px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-2472 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/flow_regime.png\" alt=\"Diff\u00e9rents r\u00e9gimes d&#039;\u00e9coulement.\" width=\"823\" height=\"296\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/flow_regime.png 823w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/flow_regime-300x108.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2024\/11\/flow_regime-768x276.png 768w\" sizes=\"(max-width: 823px) 100vw, 823px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-2472\" class=\"wp-caption-text\">Diff\u00e9rents r\u00e9gimes d'\u00e9coulement. (source : https:\/\/www.comsol.de\/blogs\/which-turbulence-model-should-choose-cfd-application)<\/figcaption><\/figure>\n<p data-start=\"64\" data-end=\"543\">Lorsque le d\u00e9bit est relativement faible, toutes les particules de fluide se d\u00e9placent parall\u00e8lement les unes aux autres dans ce que l'on appelle un r\u00e9gime d'\u00e9coulement laminaire. Il est alors difficile d'\u00e9changer de la chaleur avec le bord du tuyau, car les particules de fluide au centre sont plus ou moins isol\u00e9es. Lorsque le d\u00e9bit augmente, le fluide passe \u00e0 un \u00e9coulement turbulent, o\u00f9 les particules de fluide sont constamment m\u00e9lang\u00e9es. Cela permet un meilleur transfert de chaleur (au prix d'une plus grande consommation d'\u00e9nergie de la pompe).<\/p>\n<p data-start=\"545\" data-end=\"826\" data-is-last-node=\"\" data-is-only-node=\"\">La transition entre l'\u00e9coulement laminaire et l'\u00e9coulement transitoire, et entre l'\u00e9coulement transitoire et l'\u00e9coulement turbulent, est r\u00e9gie par le nombre de Reynolds, qui d\u00e9pend non seulement de la vitesse de l'\u00e9coulement, mais aussi des propri\u00e9t\u00e9s du fluide, telles que la densit\u00e9 et la viscosit\u00e9 dynamique. Ceci nous am\u00e8ne \u00e0 la derni\u00e8re \u00e9tape de l'histoire.<\/p>\n<h3>Propri\u00e9t\u00e9s des fluides<\/h3>\n<p data-start=\"49\" data-end=\"434\">Tous les fluides ne se comportent pas de la m\u00eame mani\u00e8re. On peut imaginer qu'il est plus facile de pomper de l'eau dans un syst\u00e8me que du miel dans un tuyau. Cela est d\u00fb \u00e0 la viscosit\u00e9 du fluide : plus la viscosit\u00e9 est \u00e9lev\u00e9e, plus il est difficile pour le fluide de passer \u00e0 une phase turbulente. Par cons\u00e9quent, plus le fluide est visqueux, plus la viscosit\u00e9 dynamique est \u00e9lev\u00e9e et plus le nombre de Reynolds est faible.<\/p>\n<p data-start=\"436\" data-end=\"628\" data-is-last-node=\"\" data-is-only-node=\"\">Le point essentiel est que ces propri\u00e9t\u00e9s des fluides ne sont pas constantes - elles d\u00e9pendent de la temp\u00e9rature du fluide. C'est ce que montre la figure ci-dessous pour deux m\u00e9langes eau-glycol de 20% et 30% MPG.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4064\" aria-describedby=\"caption-attachment-4064\" style=\"width: 2560px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img decoding=\"async\" class=\"wp-image-4064 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-scaled.png\" alt=\"Nombre de Reynolds pour diff\u00e9rentes propri\u00e9t\u00e9s de fluide \u00e0 diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures.\" width=\"2560\" height=\"1435\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-scaled.png 2560w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-300x168.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-1024x574.png 1024w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-768x431.png 768w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-1536x861.png 1536w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-2048x1148.png 2048w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Reynolds-number-at-different-temperatures-18x10.png 18w\" sizes=\"(max-width: 2560px) 100vw, 2560px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4064\" class=\"wp-caption-text\">Nombre de Reynolds pour diff\u00e9rentes propri\u00e9t\u00e9s de fluide \u00e0 diff\u00e9rentes temp\u00e9ratures.<\/figcaption><\/figure>\n<p data-start=\"49\" data-end=\"395\">Plus le fluide est froid, plus il est difficile de l'amener en r\u00e9gime turbulent. La figure ci-dessus montre que lorsque votre m\u00e9lange eau-glycol (30%) est \u00e0 environ 0 degr\u00e9, vous \u00eates loin du r\u00e9gime turbulent, alors qu'\u00e0 une temp\u00e9rature de 15\u00b0C, votre nombre de Reynolds est presque doubl\u00e9, ce qui vous rapproche beaucoup plus du r\u00e9gime d'\u00e9coulement transitoire avantageux.<\/p>\n<p data-start=\"397\" data-end=\"585\" data-is-last-node=\"\" data-is-only-node=\"\">Cette d\u00e9pendance des propri\u00e9t\u00e9s du fluide par rapport \u00e0 la temp\u00e9rature et son impact sur le nombre de Reynolds sont essentiels pour comprendre le comportement des syst\u00e8mes g\u00e9othermiques et ont \u00e9t\u00e9 n\u00e9glig\u00e9s pendant des d\u00e9cennies.<\/p>\n<h2>Un peu d'histoire<\/h2>\n<p data-start=\"49\" data-end=\"517\">Historiquement, les champs de forage g\u00e9othermiques ont \u00e9t\u00e9 invent\u00e9s en tant que source stable et \u00e0 temp\u00e9rature relativement \u00e9lev\u00e9e pour les pompes \u00e0 chaleur g\u00e9othermiques. La seule temp\u00e9rature importante dans ce cas est la temp\u00e9rature moyenne minimale (\u00e0 long terme) du fluide. Comme les champs de forage ont toujours \u00e9t\u00e9 dimensionn\u00e9s pour faire face \u00e0 cette temp\u00e9rature moyenne minimale du fluide, les propri\u00e9t\u00e9s du fluide ont simplement \u00e9t\u00e9 calcul\u00e9es pour cette situation la plus d\u00e9favorable (ou m\u00eame plus basse, au point de cong\u00e9lation du m\u00e9lange eau-antigel).<\/p>\n<p data-start=\"519\" data-end=\"1058\" data-is-last-node=\"\" data-is-only-node=\"\">Ce n'est que r\u00e9cemment que de plus en plus de champs de forage sont \u00e9galement utilis\u00e9s pour le refroidissement, ce qui augmente la gamme des temp\u00e9ratures possibles du fluide. Comme le montre le graphique ci-dessus, les propri\u00e9t\u00e9s du fluide lors de l'extraction de chaleur du champ de forage (\u00e0 environ 0\u00b0C) sont tr\u00e8s diff\u00e9rentes de celles lors de l'injection de chaleur dans le sol pendant le refroidissement (environ 15\u00b0C). Si la m\u00eame r\u00e9sistance thermique de forage est utilis\u00e9e pour le chauffage et le refroidissement, l'\u00e9change de chaleur lors du refroidissement est sous-estim\u00e9, ce qui conduit parfois \u00e0 des syst\u00e8mes surdimensionn\u00e9s ou apparemment irr\u00e9alisables.<\/p>\n<h2>Un bond en avant dans la pr\u00e9cision<\/h2>\n<p data-start=\"107\" data-end=\"699\">Avec GHEtool, \u00e0 partir d'aujourd'hui, nous avons rompu avec cette hypoth\u00e8se vieille de plusieurs d\u00e9cennies. D\u00e9sormais, par d\u00e9faut, toutes vos simulations g\u00e9othermiques prendront en compte la d\u00e9pendance des propri\u00e9t\u00e9s des fluides par rapport \u00e0 la temp\u00e9rature. Chaque mois, que ce soit en chauffage ou en refroidissement, et m\u00eame toutes les heures si n\u00e9cessaire, nous recalculerons la r\u00e9sistance thermique effective du trou de forage pour la temp\u00e9rature sp\u00e9cifique du moment, afin que vous obteniez les r\u00e9sultats les plus pr\u00e9cis possibles. Cela signifie \u00e9galement qu'\u00e0 partir de maintenant, vous aurez deux nombres de Reynolds (pour l'injection et l'extraction de chaleur) et deux r\u00e9sistances thermiques pour chaque simulation.<\/p>\n<p data-start=\"701\" data-end=\"1009\">Ce changement majeur pr\u00e9sente deux avantages pratiques : il r\u00e9duit le risque de surdimensionnement lorsqu'un champ de forage est con\u00e7u principalement pour le refroidissement (c'est-\u00e0-dire l'injection de chaleur), et il diminue la probabilit\u00e9 de recevoir une erreur de gradient lors du calcul de la profondeur de forage requise. Ces deux points seront expliqu\u00e9s plus loin.<\/p>\n<blockquote><p><span style=\"color: #ff9900;\"><strong>!Attention<\/strong><\/span><br \/>\n<span style=\"color: #ff9900;\">Lorsque vous utilisez cette nouvelle m\u00e9thode de simulation plus pr\u00e9cise, il peut \u00eatre difficile de comparer vos simulations actuelles avec celles effectu\u00e9es pr\u00e9c\u00e9demment (ou avec d'autres logiciels). Si vous souhaitez simuler un sc\u00e9nario \u00e0 des fins de comparaison, vous pouvez r\u00e9gler l'option \u2018Propri\u00e9t\u00e9s des fluides en fonction de la temp\u00e9rature\u2019 sur \u2018Non\u2019.<\/span><\/p><\/blockquote>\n<h3>\u00c9viter le surdimensionnement pour le refroidissement<\/h3>\n<p>Vous trouverez ci-dessous un projet qui a \u00e9t\u00e9 simul\u00e9 avec l'hypoth\u00e8se traditionnelle d'une r\u00e9sistance thermique effective unique dans le pire des cas. Le nombre de Reynolds \u00e9tait de 2043, ce qui donne une r\u00e9sistance de 0,2265 mK\/W (tube en U simple avec 30% MPG). Le profil de temp\u00e9rature est illustr\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4065\" aria-describedby=\"caption-attachment-4065\" style=\"width: 669px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4065 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-constant-fluid-properties.png\" alt=\"Profil de temp\u00e9rature pour des propri\u00e9t\u00e9s de fluide constantes.\" width=\"669\" height=\"359\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-constant-fluid-properties.png 669w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-constant-fluid-properties-300x161.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-constant-fluid-properties-18x10.png 18w\" sizes=\"(max-width: 669px) 100vw, 669px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4065\" class=\"wp-caption-text\">Profil de temp\u00e9rature pour des propri\u00e9t\u00e9s de fluide constantes.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Sur la base de ce r\u00e9sultat, vous auriez par le pass\u00e9 sugg\u00e9r\u00e9 de r\u00e9aliser un autre forage afin que la temp\u00e9rature du fluide reste inf\u00e9rieure \u00e0 la limite de 17\u00b0C. Cependant, avec les diff\u00e9rentes propri\u00e9t\u00e9s du fluide, nous avons maintenant le profil de temp\u00e9rature illustr\u00e9 ci-dessous.<\/p>\n<figure id=\"attachment_4066\" aria-describedby=\"caption-attachment-4066\" style=\"width: 669px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-4066 size-full\" src=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-varying-fluid-properties.png\" alt=\"Profil de temp\u00e9rature pour des propri\u00e9t\u00e9s de fluide variables.\" width=\"669\" height=\"359\" srcset=\"https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-varying-fluid-properties.png 669w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-varying-fluid-properties-300x161.png 300w, https:\/\/ghetool.eu\/wp-content\/uploads\/2025\/05\/Temperature-profile-varying-fluid-properties-18x10.png 18w\" sizes=\"(max-width: 669px) 100vw, 669px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-4066\" class=\"wp-caption-text\">Profil de temp\u00e9rature pour des propri\u00e9t\u00e9s de fluide variables.<\/figcaption><\/figure>\n<p>Comme notre nombre de Reynolds pendant l'injection est de 4214, ce qui est turbulent, la r\u00e9sistance thermique effective de notre trou de forage est de 0,1305 mK\/W pendant le refroidissement. Cela entra\u00eene une baisse de la temp\u00e9rature maximale du fluide pendant le refroidissement, ce qui conduit \u00e0 une solution r\u00e9alisable.<\/p>\n<blockquote><p><span style=\"color: #3366ff;\"><strong>!Note<\/strong><\/span><br \/>\n<span style=\"color: #3366ff;\">Bien que ce nouveau mod\u00e8le soit toujours b\u00e9n\u00e9fique pour votre demande de refroidissement, il ne se traduira pas toujours par une diff\u00e9rence aussi importante que celle indiqu\u00e9e ci-dessus. Si votre r\u00e9gime de fluide reste laminaire \u00e0 la fois pour le chauffage et le refroidissement, par exemple, la diff\u00e9rence sera moindre.<\/span><\/p><\/blockquote>\n<h3>Erreur de gradient moins fr\u00e9quente<\/h3>\n<p>Comme indiqu\u00e9 dans un article pr\u00e9c\u00e9dent (que vous pouvez consulter \u00e0 l'adresse suivante <a style=\"text-decoration: underline;\" href=\"https:\/\/ghetool.eu\/fr_fr\/base-de-connaissances\/erreur-de-gradient\/\">ici<\/a>), une erreur peut parfois se produire lors du calcul de la profondeur de forage requise. Cette erreur \u00e9tait due au fait que la temp\u00e9rature du sol augmente avec la profondeur, ce qui pose des probl\u00e8mes pour le refroidissement passif. Avec cette mise \u00e0 jour, le transfert de chaleur pendant le refroidissement est d\u00e9sormais calcul\u00e9 de mani\u00e8re beaucoup plus pr\u00e9cise, ce qui permet d'abaisser les pics de temp\u00e9rature des fluides. Cela contrebalance l'effet de l'augmentation de la temp\u00e9rature du sol, ce qui permet de r\u00e9duire les erreurs de gradient et d'am\u00e9liorer la faisabilit\u00e9 de la conception des syst\u00e8mes.<\/p>\n<h2>Conclusion<\/h2>\n<p data-start=\"703\" data-end=\"1140\">Cet article pr\u00e9sente une avanc\u00e9e majeure dans la pr\u00e9cision des simulations g\u00e9othermiques. En tenant compte de la d\u00e9pendance \u00e0 la temp\u00e9rature des propri\u00e9t\u00e9s des fluides au fil du temps, nous pouvons d\u00e9sormais calculer la r\u00e9sistance thermique effective du trou de forage \u00e0 chaque pas de temps, \u00e0 la fois pendant l'extraction et l'injection de chaleur. Par cons\u00e9quent, les simulations sont nettement plus pr\u00e9cises, les syst\u00e8mes ont plus de chances d'\u00eatre r\u00e9alisables et l'apparition d'erreurs de gradient est r\u00e9duite.<\/p>\n<p data-start=\"1142\" data-end=\"1248\" data-is-last-node=\"\" data-is-only-node=\"\">Nous esp\u00e9rons que vous adopterez cette innovation et que vous continuerez \u00e0 concevoir des champs de forage en toute confiance avec GHEtool Cloud.<\/p>\n<h2 id=\"reference\">R\u00e9f\u00e9rences<\/h2>\n<ul>\n<li>Regardez notre vid\u00e9o d'explication sur notre page YouTube en cliquant sur <span style=\"text-decoration: underline;\"><a href=\"https:\/\/youtu.be\/Sf4ZExS6KRc\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">ici<\/a>.<\/span><\/li>\n<\/ul>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Cet article pr\u00e9sente une avanc\u00e9e dans la pr\u00e9cision des simulations g\u00e9othermiques en permettant aux propri\u00e9t\u00e9s des fluides de changer au fil du temps, ce qui conduit \u00e0 des champs de forage g\u00e9othermiques plus pr\u00e9cis et plus r\u00e9alisables. 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