Présentation du TYPE273

Le TYPE273 correspond à une version modifiée du TYPE272 développée à partir du code original créé par Simon Chapuis (Chapuis, 2009). Le TYPE273 a été développé dans le cadre du projet de maîtrise présenté dans ce mémoire en collaboration avec Matthieu Grand, étudiant de l’INSA de Lyon en stage de fin d’études à Montréal entre avril et août 2012.

La modification principale apportée au TYPE272 concerne la température du sol non perturbé. Pour rappel, le TYPE272 suppose un profil sinusoïdal de la température de l’air en surface afin de calculer le profil de température du sol selon la profondeur tel que montré à l’Annexe 1. Or dans le cas où la température de l’air ne suit pas un profil sinusoïdal idéal, mais plutôt une évolution réelle et que les puits sont peu profonds, il se peut que la température moyenne sur la hauteur du puits ne suivent pas un profil régulier tel que montré à l’Annexe 3 (voir figure A.3.1) Dans le cas du TYPE273, la moyenne de la température du sol sur la hauteur du puits est lue comme entrée au modèle. Cette température moyenne peut provenir de mesures expérimentales ou d’une évaluation comme celle réalisée à l’Annexe 3. Il est à noter que les paramètres suivants, bien que présents dans le proforma du TYPE273, ne sont pas utilisés dans le code et la valeur imposée n'a donc aucune importance :

- Undisturbed ground temperature (Paramètre 1)

- Half annual amplitude of the surface temperature variation (Paramètre 12) - Annual time-lag for surface temperature (Paramètre 13)

De plus, lorsque le débit du fluide caloporteur circulant dans les puits est faible (inférieur à 0,018 kg/h – basé sur les travaux de Simon Chapuis), la température du fluide à la sortie du réseau Charge et Discharge est égalée à la température du fluide à la sortie dudit réseau au pas de temps précédent, soit juste avant que le débit devienne faible. Cette température est maintenue constante jusqu’à ce que le débit augmente à nouveau. Cela permet d’améliorer le comportement du modèle en mode de fonctionnement cyclique.

2.3.1

Validation du TYPE273

Le TYPE 273 est validé par deux cas tests. L'objectif du premier test est de montrer qu'en imposant la même température du sol à chaque pas de temps aux deux modèles, les types 272 et 273 conduisent aux mêmes résultats. Il s'agit donc de comparer la température de sortie du fluide obtenue avec les types 272 et 273 pour un même cas d'étude. Ce cas correspond au Cas no.1 présenté à la section 2.2.1. Pour ce faire, les paramètres indiqués au tableau 2.1 sont imposés au TYPE272, puis la température du sol non perturbé calculée par ce modèle est récupérée. Ensuite, les mêmes paramètres sont imposés au TYPE273 et la température du sol non perturbé récupérée du TYPE272 est imposée en entrée au TYPE273.

La figure 2.12 présente l’évolution de la température de sortie du fluide calculée par le TYPE272 et le TYPE273 sur une simulation réalisée sur une période de 18 mois (~13 175 h) et la figure 2.14 présente la différence entre la température de sortie du fluide calculée par le TYPE273 et le TYPE272. En observant les figures 2.12 et 2.13, il est possible de remarquer que les deux courbes sont confondues et que l’écart absolu entre les deux températures demeure sous 0,3oC. L’écart RMS entre les températures de sortie du fluide calculées par les deux modèles est de 0,03oC. Le TYPE273 génère donc des résultats qui se comparent très avantageusement avec ceux générés par le TYPE272.

Figure 2.12 : Évolution de la température de sortie du fluide calculée par le TYPE272 et TYPE273

Le deuxième test de validation consiste à comparer les températures de sortie du fluide calculées par le modèle DST et le TYPE273. Le cas choisi correspond au Cas no.2 présenté à la section 2.2.2. La figure 2.14 présente l’évolution de la température du fluide imposée en entrée aux deux modèles ainsi que l’évolution de la température de sortie du fluide calculée par le modèle DST et le TYPE273. Il est à noter que la simulation est réalisée sur une période de 4 ans plutôt que 10 ans, tel que présenté à la section 2.2.2, afin de réduire le temps de calcul. La figure 2.15 présente la différence entre la température de sortie du fluide calculée par le TYPE273 et le modèle DST. Il est à noter qu’afin de définir un profil de température sur la profondeur du puits, une période d’initialisation a été modélisée pour le modèle DST. Pour ce faire, la simulation a été réalisée pendant 10 ans à débit nul et ensuite pendant 4 ans avec débit.

En observant les figures 2.14 et 2.15, il est possible de remarquer que les deux courbes sont confondues et que l’écart absolu entre les deux températures demeure sous 0,35oC. De plus, l’écart RMS entre les températures de sortie du fluide calculées par les deux modèles est de 0,21oC. Ce cas de validation montre que le TYPE273 génère des résultats qui se comparent favorablement avec ceux générés par le modèle DST. Les deux cas présentés montrent que les résultats du TYPE273 s’approchent de ceux du modèle DST, modèle qui est souvent considéré

Figure 2.13 : Écart entre la température de sortie calculée par le TYPE273 et le TYPE272

comme une référence dans le domaine. Le TYPE 273 peut donc être utilisé avec confiance et il sera utilisé pour la comparaison avec les résultats expérimentaux recueillis dans le cadre de cette étude.

Figure 2.14 : Évolution de la température imposée en entrée aux deux modèles et de la température de sortie du fluide calculée par le modèle DST et le TYPE 273