Optimisation topologique pour le dimensionnement d'échangeurs de chaleur géothermiques

Polytechnique Montreal 2023-04

Memoires de maitrise (Ecole Polytechnique (Montreal, Quebec))
PolyPublie

RÉSUMÉ: Les systèmes géothermiques sont en mesure de combler des besoins en chauffage et en climatisation en permettant les échanges thermiques entre le sol et les bâtiments auxquels ils sont couplés. Cela se fait typiquement au moyen d'échangeurs de chaleur forés dans le sol et d'une pompe à chaleur qui est elle-même reliée au bâtiment. Un seul forage, ou puits géothermique, n'est généralement pas suffisant pour répondre à cette demande, surtout lorsqu'ils sont utilisés pour des applications commerciales. Plusieurs puits géothermiques peuvent donc être nécessaires formant alors un champ de puits géothermique. Un fluide circule entre les puits et la pompe à chaleur. C'est ce fluide qui permet le transfert de chaleur avec le sol. Un deuxième circuit reliant la pompe à chaleur avec le bâtiment permet ensuite le transfert de chaleur avec le bâtiment. Afin de répondre à une certaine demande énergétique, l'échangeur doit être dimensionné de façon adéquate. Il faut donc déterminer le nombre de puits ainsi que la position et la longueur des puits qui permettra de combler la demande, tout en essayant de réduire au maximum le coût de construction qui est lié entre autres à la longueur totale de forage. Il faut également s'assurer que le fluide qui circule dans les puits soit maintenu à l'intérieur d'une certaine plage de température pour s'assurer du bon fonctionnement du système. Lorsque plusieurs puits sont positionnés à proximité, ils interagissent entre eux. Ce phénomène doit être pris en considération lors du dimensionnement car il affecte directement le nombre de puits qui seront requis. Les méthodes de dimensionnement conventionnelles cherchent généralement à évaluer la longueur minimale requise pour un nombre et une configuration de puits prédéterminés, et qui est généralement régulière, donc avec un espacement constant entre les puits. Le positionnement des puits n'est pas optimisé avec cette façon de faire et repose sur le concepteur. L'objectif du présent travail

Memoires de maitrise; Mémoire ou thèse; NonPeerReviewed

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Noel, A. (2023). Optimisation topologique pour le dimensionnement d'échangeurs de chaleur géothermiques [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].
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ECOLE POLYTECHNIQUE DE MONTREAL
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