Dimensionner un champ de sondes géothermiques
L'outil Dimensionner le champ de forages calcule la profondeur ou le nombre de sondes nécessaires pour assurer la charge d'extraction de chaleur sur la durée de vie du système tout en maintenant des températures du sol acceptables. Il utilise la courbe de charge simulée du réseau et les propriétés thermiques du sol suisse.
Prérequis
- Un champ de sondes géothermiques avec une disposition générée (voir Créer un champ de sondes géothermiques)
- Une simulation de réseau terminée ayant produit une courbe de charge d'extraction de chaleur
Lancer l'outil
- Ouvrez Dimensionner le champ de forages dans le panneau Outils.
- Sélectionnez le champ de sondes.
- Choisissez une méthode de dimensionnement :
| Méthode | Donnée fixe | Résultat calculé |
|---|---|---|
| Size borehole length | Nombre et disposition des sondes | Profondeur par sonde (m) |
| Size number of boreholes | Profondeur des sondes | Nombre de sondes nécessaires |
| Optimiser la disposition | Plages d'espacement et de profondeur | Combinaison optimale espacement + profondeur |
- Définissez les contraintes de température :
| Contrainte | Description | Valeur typique |
|---|---|---|
| Température d'entrée minimale dans la sonde | Température de fluide la plus basse entrant dans la sonde (évite le gel du sol) | −2 à 0 °C |
| Température de sortie maximale de la sonde | Température de fluide la plus haute quittant la sonde | 20–25 °C |
| Écart de température (ΔT) | Différence requise entre l'entrée et la sortie | 3–5 °C |
- Pour Optimiser la disposition : définissez les plages de recherche pour l'espacement des sondes (6–20 m par défaut) et la profondeur (50–300 m par défaut).
- Cliquez sur Lancer.
Ce que calcule l'outil
L'outil simule la réponse thermique du champ de sondes sur toute la durée de vie opérationnelle du système (typiquement 40 ans, correspondant à la durée de vie du réseau) :
- Il lit la courbe annuelle de charge d'extraction de chaleur issue de la simulation du réseau.
- Il répète la courbe de charge sur la durée de vie.
- Il applique un modèle thermique du sol (utilisant par défaut les données de sol suisses de la ZHAW) pour suivre l'évolution de la température du sol dans le temps.
- Il trouve la profondeur ou le nombre pour lequel les contraintes de température ne sont pas violées à l'année 40.
Le modèle thermique du sol tient compte de l'interférence thermique entre sondes — des champs plus resserrés entraînent une baisse plus rapide de la température du sol et nécessitent des sondes plus profondes ou plus nombreuses.
Résultats
Après l'exécution, le champ de sondes affiche :
- Le nombre total de sondes et la profondeur par sonde (m)
- La longueur totale de forage (m) = nombre × profondeur
- Les propriétés du sol utilisées (conductivité thermique, capacité thermique volumétrique, température du sol non perturbé)
Ces valeurs alimentent le modèle financier dans l'estimation du coût d'investissement du système géothermique.
Résultats de l'optimisation de la disposition
Avec la méthode Optimiser la disposition, l'outil teste des combinaisons d'espacement et de profondeur dans les plages définies et retient la configuration qui minimise la longueur totale de forage (et donc le coût). Le tableau de résultats montre le compromis entre espacement et profondeur.
Après le dimensionnement
- Vérifiez que le champ calculé tient dans le polygone de votre zone de forage.
- Si la disposition totale ne tient pas (trop de sondes, ou profondeur requise supérieure aux limites d'autorisation locales), réduisez la puissance nominale de la pompe à chaleur ou examinez la régénération — voir Optimiser la régénération des sondes.
- Relancez la simulation du réseau pour confirmer que la source thermique peut couvrir la demande avec le champ dimensionné.
Voir aussi : Champs de sondes géothermiques.
Créer un champ de sondes géothermiques
Un champ de sondes géothermiques est une source de chaleur géothermique — un ensemble d'échangeurs de chaleur enterrés qui extraient l'énergie thermique du sol pour une pompe à chaleur géothermique. Dans TESSA, le champ de sondes géothermiques est un objet enfant du centre énergétique qui contient la pompe à chaleur.
Optimiser la régénération des sondes
Les champs de sondes géothermiques extraient plus de chaleur en hiver qu'ils ne peuvent en récupérer naturellement au cours de l'été, ce qui provoque un refroidissement progressif du sol pendant la durée de vie du système. La régénération thermique contrebalance ce phénomène en injectant de la chaleur dans le sol (généralement via des capteurs solaires thermiques ou de la chaleur fatale) pour rétablir l'équilibre thermique. Un champ bien équilibré nécessite une longueur de forage moindre et maintient une efficacité stable.