Étude numérique d'un échangeur thermique souterrain

Abstract

Un programme utilisant la méthode des éléments finis a été écrit afin d'obtenir la solution périodique annuelle de l'équation de Fourrier dans le sol entourant le tuyau et la fondation d'une résidence. Les conditions aux limites du problème proviennent de données météorologiques enregistrées à Rimouski (Québec). Les isothermes dans le sol, pertes de chaleur par la fondation, distributions de température axiale de l'air dans le tuyau, différence de température de l'air entre la sortie et l'entrée de l'échangeur ainsi que l'énergie annuelle totale récupérée ou cédée sont présentés pour une ou plusieurs configurations d'échangeur. Une étude paramétrique traite de l'effet de la longueur, du diamètre, de la profondeur du tuyau ainsi que de la conductivité thermique du sol et du débit d'air à l'intérieur du tuyau sur les performances énergétiques globales de l'échangeur. La nécessité d'un modèle tridimensionnel ne se fait sentir qu'à l'entrée et à la sortie de l'échangeur. La complexité géométrique influence peu la performance énergétique globale annuelle. L'utilisation d'une année typique plutôt qu'une année moyenne est plus représentative de la réalité. Le fonctionnement continu de l'échangeur durant toute l'année n'est pas désirable.