Schlussbericht
(Englisch)
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A dynamic simulation tool of the “Wollerau” heating and cooling system, including 32 borehole heat exchangers under an industrial building, has been developed. The tool is calibrated on the measured heat balance of the building. It has the advantage of taking into account the electric energy of the circulation pumps and thus the global efficiency of the system can be estimated. The simulation tool is documented.
The thermal performances of the system are analysed by thermal simulations and the problematic related to system sizing is explained. Two parameter categories are identified: parameters associated with the system integration and parameters associated with its sizing. The integration parameters have a significant influence on the system performance indexes, whereas the sizing parameters primarily determine the technical feasibility and the long term viability of the system.
The influences of the main system parameters are quantified and recommendations for system integration and sizing are stated. Rules of thumb for systems providing cooling with direct cooling are formulated.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Laboratorio di energia, ecologia ed economia (SUPSI, LEEE, DCT)
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Pahud,Daniel
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Schlussbericht
(Französisch)
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Un modèle de simulation dynamique de l'installation de chauffage et de refroidissement "Wollerau", incluant 32 sondes géothermiques sous un bâtiment industriel, a été développé pour analyser son comportement thermique. Le bilan énergétique de l'installation, établi sur la base de 2 ans de mesures, a permis de calibrer le modèle de simulation. Ce dernier a été construit sur la base de l'installation réelle, et a l'avantage de prendre en compte l'énergie électrique des pompes de circulations, et ainsi de pouvoir évaluer l'efficacité globale du système. Cette efficacité, définie par le rapport entre la somme des énergies annuelles de chauffage et de refroidissement couvertes par le système et l'électricité totale annuelle nécessaire au fonctionnement du système, est établie à 3.3. Le modèle de simulation suppose que les transferts de chaleur dans le terrain sont dominés par le processus de diffusion de chaleur.Les simulations effectuées ont permis de mettre en évidence la problématique du dimensionnement de systèmes semblables (installation de chauffage et derefroidissement couplés à un ensemble de sondes géothermiques). A l'aide d'une analyse de sensibilité, deux catégories de paramètres ont été identifiées : les paramètres liés à l'intégration du système et les paramètres liés à son dimensionnement. Les paramètres d'intégration sont déterminants sur les indices de performances du système, et en particulier sur son efficacité globale. Ils concernent avant tout l'intégration du système et des sondes géothermiques dans le concept énergétique du bâtiment. Une intégration optimale permettra de chauffer avec la plus basse température possible dans la distribution de chaleur et de refroidir avec la plus haute possible. Une intégration optimale va donc dans le sens du concept Minergie.Les paramètres de dimensionnement, quant à eux, déterminent la faisabilité technique du système et sa viabilité à long terme. Ils doivent garantir que les contraintes fixées sur la température du fluide circulant dans les sondes soient toujours respectées. Dans le cas de sondes géothermiques placées sous un bâtiment, la température du fluide circulant dans les sondes ne doit pas descendre sous la barre des 0_C. Contrairement aux paramètres d'intégration, ils sont peuinfluents sur les indices de performances du système. Ainsi, la longueur des sondes géothermiques et la conductibilité thermique du terrain, variés de -30% à +30% autour leur valeur de design, sont sans influence significative sur l'efficacité globale du système. En revanche ces paramètres sont d'importance majeure pour respecterles contraintes de température fixées sur le fluide circulant dans les sondes, aussi bien à court terme suite à l'évolution dynamique du système, qu'à long terme, aprèsstabilisation de la température moyenne annuelle du terrain dans la zone des sondes. Sans présence d'un mouvement régional de l'eau souterraine, les effets à long terme sont directement conditionnés par le rapport des demandes d'énergie derefroidissement et de chauffage annuelles. On comprend alors l'importance d'une évaluation aussi précise que possible de ces besoins d'énergie. En corollaire, il estégalement important de ne pas dimensionner trop juste le système et de conserver ainsi une certaine flexibilité. Les paramètres de dimensionnement doivent avant tout sécuriser le fonctionnement du système. L'écart d'un paramètre sur sa valeur de design ne doit pas mettre en péril son bon fonctionnement.
Auftragnehmer/Contractant/Contraente/Contractor:
Laboratorio di energia, ecologia ed economia (SUPSI, LEEE, DCT)
Autorschaft/Auteurs/Autori/Authors:
Pahud,Daniel
Zugehörige Dokumente
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