Résultats

La température du fluide à la sortie de cet échangeur géothermique, T_{f out,} est présentée à la Figure 5.10, sur une période simulée de 20 ans. Pour le modèle proposé, cette température est la moyenne arithmétique de la température du fluide à la sortie des 19 puits. Pour les deux modèles, la variation annuelle de T_{f out,} se stabilise dès la 2ième année, avec des variations annuelles (à la hausse, mais diminuant d'année en année) en dessous de 1 % durant les années qui suivent.

La Figure 5.11 montre l'évolution de l'écart entre les résultats du modèle proposé et du modèle DST pour la température du fluide à la sortie de l'échangeur géothermique. L'écart présenté à la Figure 5.11 varie entre -3.14 et 3.40 °C (valeurs atteintes durant la 20ième année), pour un écart absolu moyen de 1.84 °C sur une période de 20 ans. Cet écart peut être traduit ainsi: en période de pointe de recharge thermique, le modèle proposé transfère au sol jusqu'à 69 kW de plus que le

modèle DST et en période de pointe de chauffage des bâtiments, le modèle proposé transfert aux bâtiments jusqu'à 75 kW de plus que le modèle DST. L'écart entre les deux modèles sur le taux de transfert de chaleur transmis au sol, q_sol est présenté à la Figure 5.12 avec des valeurs positives lorsque le sol est chauffé par les puits géothermiques. L'écart absolu moyen sur qsol est

de 41 kW. L'écart absolu annuel moyen entre les résultats sur T_{f out,} et sur q_sol varie de 95 % entre la 1ière _{et la 2}ième _{année, de 1.0 % entre la 9}ième _{année et la 10}ième _{année et de 0.2 % entre la} 19ième et la 20ième année de simulation.

La Figure 5.13 montre pour le modèle proposé, l'écart entre la température du fluide à la sortie du puits au centre du volume de stockage (puits no.1 à la Figure 5.7) et d'un puits en périphérie du volume de stockage (puits no.14 à la Figure 5.7). Tel que prévu, la température du fluide à la sortie du puits au centre du volume de stockage est toujours plus élevée que la température du fluide à la sortie d'un puits en périphérie (sauf durant le premier hiver). L’écart peut atteindre une valeur légèrement supérieure à 3 °C. Le modèle DST est incapable de donner une telle solution puisque selon ce modèle, tous les puits ont la même température du fluide à leur sortie pour la configuration étudiée ici. Compte tenu de cet écart dans les valeurs de températures individuelles des puits, il n’est pas surprenant de constater les différences observées à la Figure 5.10 entre le modèle proposé et le modèle DST.

Il est à noter que suivant l'observation de ces résultats, une simulation (non présentée ici) a été réalisée avec 100 régions verticales dans le modèle DST pour le même champ de puits, mais sans variation notable des résultats. L'écart absolu moyen sur T_{f out,} , entre le modèle DST à 100 et à 10 régions verticales est de 0.00 °C, avec un maximum isolé de 0.25 °C.

Il est à noter que les discontinuités engendrées par les méthodes de calculs du modèles DST (voir section 3.3.9.2) sont de l'ordre de 0.1 à 0.2 °C pour ce cas.

Il est à noter que la simulation a été effectuée sous le système d'exploitation Windows XP 2002

Profesionnel avec un processeur Intel Core 2 Duo 2.40 GHz et une mémoire vive (RAM) de

1.96 Go. La durée de la simulation pour le modèle proposé est de 61 minutes et est de 4 minutes pour le modèle DST.

Figure 5.10: Température du fluide à la sortie de l'échangeur géothermique formé de 19 puits alimentés en parallèle, sur une période de 20 ans.

Figure 5.11: Écart de la température du fluide à la sortie du volume de stockage entre les résultats du Type272 et du modèle DST, sur une période de 20 ans.

Figure 5.12: Écart sur le taux de transfert de chaleur transmis au sol (chauffage+ _et refroidissement-) entre les résultats du Type272 et du modèle DST, sur une période de 20 ans.

Figure 5.13: Écart entre la température du fluide à la sortie du puits no.1 et du puits no.14 pour le Type272, sur une période de 20 ans.

5.6 Résumé

Le modèle proposé est comparé à trois cas expérimentaux, soit un essai de réponse thermique à charge constante, un essai de réponse thermique à charge variable et un système de trois puits en opération. Le modèle proposé fait également l'objet d'une comparaison interlogicielle avec le modèle DST pour un champ de 19 puits distribués selon une configuration hexagonale et alimentés en parallèle. Dans tous les cas, la comparaison avec les résultats du modèle proposé se fait par la valeur de la température du fluide à l'entrée ou à la sortie de l'échangeur géothermique. Les plus grands écarts sont généralement observés lors de l'augmentation de la variation de la dérivée de la température du fluide à l'entrée de l'échangeur géothermique par rapport au temps. La comparaison entre les résultats du modèle proposé et les données des cas expérimentaux présente des écarts RMS variant entre 0.12 °C et 1.20 °C. Suivant ces résultats, le modèle proposé représente adéquatement l'évolution de la température du fluide dans un échangeur géothermique.

La comparaison interlogicielle est réalisée sur une période simulée de 20 ans où la température du fluide à l'entrée de l'échangeur géothermique est identique pour les deux modèles, variant annuellement de manière sinusoïdale entre 60 °C et 0 °C. L'écart absolu moyen sur la température du fluide à la sortie de l'échangeur géothermique est de 1.84 °C et atteint un maximum de 3.40 °C à la 20ième année. La comparaison met en évidence certaines limitations du modèle DST, entre autres, par le type de configuration de champ de puits pouvant être raisonnablement modélisé et par l'impossibilité de calculer pour chaque puits, la température du fluide à sa sortie.