Conception avancée des systèmes de pompes à chaleur géothermiques

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Conception avancée des systèmes de pompes à chaleur géothermiques Les systèmes de pompes à chaleur géothermiques sont utilisés pour le chauffage et la climatisation des bâtiments ainsi que pour la production d'eau chaude sanitaire. Ces systèmes puisent ou rejettent de la chaleur dans le sol par l'intermédiaire d'échangeurs géothermiques. Ces systèmes sont appelés à jouer un rôle clé dans la réduction de la consommation d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre des bâtiments au Canada. En continuité avec les travaux entrepris par le candidat au cours des dernières années, les recherches proposées gravitent autour des deux éléments clés des systèmes géothermiques, soient la pompe à chaleur et l’échangeur géothermique. Des travaux de modélisation et des expérimentations en laboratoire sont envisagées. Un des projets proposés porte sur les pompes à chaleur à haute température (PàCHT) permettant de chauffer simultanément les espaces et l’eau chaude sanitaire. Ces PàCHT sont utilisées couramment dans d’autres pays et elles feront éventuellement leur entrée au Canada. Lorsque reliées à un échangeur géothermique, elles offrent la possibilité de chauffer l’eau chaude sanitaire avec un coefficient de performance d’environ 3 diminuant ainsi des deux tiers la consommation d’énergie attribuable au chauffage de l’eau chaude sanitaire. Dans un pays comme le Canada, qui consacre autant d’énergie pour le chauffage de l’eau chaude sanitaire que pour le transport aérien, cela peut s’avérer être un atout important. L’objectif de ces études est de fournir aux décideurs politiques une étude technique et économique rigoureuse sur les performances potentielles de ces systèmes. Cela pourrait permettre de modifier la politique énergétique ou la réglementation en place. Dans le cas des échangeurs géothermiques, il est prévu d’étudier les effets de surface en tenant compte du rayonnement solaire incident ainsi que des phénomènes d’évapotranspiration. Les coûts élevés des puits géothermiques font en sorte que peu de systèmes de pompes à chaleur géothermiques sont installés dans le domaine résidentiel. Un des projets proposés portera sur la conception et la fabrication de puits géothermiques préfabriqués en usine et déployés sur site. Ceci permettra de réduire les coûts et d’améliorer la qualité et les performances des puits. Ce projet comportera des études de modélisation et des expériences en laboratoire et sur le terrain pour démontrer la viabilité du concept. Des tests de réponse thermique (TRT) sont généralement réalisés avant l’érection d’un champ géothermique pour déterminer la conductivité thermique du sous-sol. Ces essais sont exécutés par quelques entreprises au Canada au moyen d’un appareillage plus ou moins sophistiqué. Or, la qualité de ces appareils n’a jamais été évaluée rigoureusement. Il est proposé de concevoir un « puits de référence à caractéristique variable » qui servira à étalonner ces appareils. Ce puits de référence prendra la forme d’un échangeur de chaleur conventionnel hors-sol. Les appareils de TRT seront connectés à ce puits de référence et ils devront prédire la conductivité thermique du sol sans la connaître a priori. Ce projet comporte des études de modélisation ainsi que la construction et la mise en service du « puits de référence » qui pourra servir d’étalon pour l’industrie des TRT.