Sonde géothermique – Wikipedia
Un Sonde géothermique (EWS) est un échangeur de chaleur géothermique dans lequel un fluide de transfert de chaleur circule. Contrairement au collecteur géothermique posé horizontalement, le système de tuyaux est inséré dans un forage vertical ou en pente. Avec la sonde géothermique, la chaleur est retirée ou alimentée au sol.
À l’aide d’un chauffage de pompe à chaleur, le niveau de température de l’énergie géothermique proche de la surface peut être augmenté afin de pouvoir utiliser le gain de chaleur pour le chauffage du bâtiment.
Des sondes de chaleur plus âgées sont également utilisées pour nourrir les réseaux de chauffage local froid et le stockage (saisonnier) de l’énergie thermique dans le sol.
Le type de sonde géothermique le plus répandu se compose de tuyaux en plastique en polyéthylène parallèle, dont deux sont connectés à l’extrémité inférieure via une partie du pied en forme de U. On parle de Bi-sondes ou Sondes doubles Si deux paires de tuyaux sont utilisées par forage. Des sondes coaxiales sont également possibles, dans lesquelles le liquide de porte-chaleur est effectué dans le tube intérieur et dans la salle d’anneau entre le tube intérieur et extérieur de la sonde coaxiale.
Les tuyaux sont généralement traversés dans un cycle fermé par une saumure, un mélange d’eau et d’antigel. Les sondes terrestres remplies de semelles ne sont souvent pas approuvées dans les zones sensibles à la gestion de l’eau.
Alternativement, le dioxyde de carbone peut être utilisé comme porte-chaleur. La sonde fonctionne ensuite selon le principe du tube de chaleur (thermosiphon à deux phases) et est généralement en acier inoxydable. [d’abord]
Si une fondation de pile est fournie pour un bâtiment, les sondes peuvent Piles d’énergie être exécuté. Semblable à l’activation des composants thermiques, les tuyaux en plastique pour le liquide d’échange de chaleur sont ensuite bétonnés dans les piles de support ou de fondation.
Les sondes doubles U sont les plus courantes aujourd’hui. Auparavant, un trou est abattu à l’aide d’un système de forage mobile dans le processus de rinçage ou de forage sec, selon la roche avec ou sans tuyauterie. Lorsque vous utilisez les sondes doubles U habituelles, le diamètre de forage est d’environ 140 à 180 mm. Après le trou, le forage jusqu’à la profondeur planifiée, le faisceau de sonde (U-Probe et le tube de poussée, le tout avec un poids de traction au pied de la sonde) est amené dans le forage. La cavité résiduelle restante du forage est pressée avec un matériau de remplissage (suspension de ciment de bentonite ou mortier de presse) avec une bonne conductivité thermique dans le processus de l’entrepreneur via le tube d’extorsion avec le faisceau de sonde. Une tuyauterie installée pendant le trou est retirée pendant la pressage. En raison du matériau de poussée de liaison à la cravate, un bon transfert de chaleur est réalisé des montagnes environnantes aux tubes de sonde et sert de fusible entre les bâtons d’eau souterraine. Dans le même temps, cela empêche le liquide de transfert de chaleur (saumure) de quitter les eaux souterraines.
Les sondes de tuyaux jumelles n’ont pas besoin d’un trou. Ils sont amenés dans le sol par un processus de rinçage.
Après avoir construit les sondes restantes sur le champ et les travaux finaux (tels que le test de pression des sondes individuelles), les liaisons de sonde sont posées par des lignes de connexion horizontales résistantes au gel connectées à la pompe à chaleur et le système est rempli et évacué avec le fluide de transfert de chaleur. En plus des arbres de contrôle, aucune installation n’est visible au-dessus du même de la Terre après l’achèvement.
En fonctionnement, le liquide de transfert de chaleur dans un circuit fermé est pompé à travers la sonde géothermique dans un circuit fermé et chauffé jusqu’au point le plus profond et vers le dos à travers l’énergie géothermique sur le mur. La sonde géothermique forme ainsi un grand échangeur de chaleur à l’échelle. La grande surface est également obtenue par des tuyaux de regroupement (principe du transfert de chaleur du faisceau de tuyaux), par lequel en pratique deux paires de tuyaux par forage sont principalement utilisées.
Pour que la chaleur soit transmise, le liquide de transfert de chaleur récepteur doit être plus frais que la température de la roche. Cette nécessité est précédemment assurée par une pompe à chaleur. Le fluide de transfert de chaleur se réchauffe dans la sonde, mais ne peut pas être plus chaud que les montagnes.
Le fluide de transfert de chaleur chauffé s’écoule dans un échangeur de chaleur de la pompe à chaleur afin d’éliminer la chaleur qu’il contient par refroidissement par évaporation. La pompe à chaleur en aval est utilisée pour augmenter le niveau de température requis pour le chauffage. Plus la différence de température entre la température de la Terre et la température du milieu de chauffage souhaité, plus l’énergie de la pompe est nécessaire. Par conséquent, les systèmes de chauffage à basse température tels que le chauffage sous le sol sont avantageux.
La planification des sondes géothermiques nécessite un calcul approfondi, y compris les paramètres de technologie géologique et de chauffage. Un accompagnement technique d’un géologue d’expérience dans le domaine de la dimension des sondes géothermiques est conseillé d’urgence. Le produit du substrat (= source de chaleur) s’oppose à l’exigence de chaleur du bâtiment (= évier de chauffage) à déterminer. Pour endommager le cycle de sonde, par ex. B. Pour éviter le métro près de la sonde et pour éviter d’autres effets indésirables pendant le fonctionnement du système, les paramètres météorologiques locaux (y compris la moyenne annuelle), géologiques (paramètres de roche, y compris la conductivité thermique), hydrogéologique (etc. pour être chauffés) sont absolument inclus dans les calculs.
Les modèles de simulation téléchargeables peuvent être utilisés pour le dimension ou le calcul des performances. [2] Avec de tels modèles, des considérations comparatives pour le collecteur géothermique sont possibles de manière simple. [3] Ces calculs peuvent fournir un aperçu approximatif. Des calculs plus précis ne peuvent être calculés que par rapport à la connaissance de la sous-structure géologique. Dans le cas de grands systèmes (> 30 kW), la puissance thermique géothermique plus précise de la subdouble peut être déterminée par des examens spéciaux tels que le test de réponse thermique (TRT). À cette fin, un premier alésage de sonde est temporairement abattu en tant qu’alésage d’essai et s’est étendu à une sonde de test; Sur la base du résultat TRT de cette sonde, la planification de conception des sondes restantes ou du champ de sonde est effectuée.
La surface gênothermique défavorable (par exemple le sable sec) nécessite plus de compteurs de forage (= monothermiques), ce qui conduit en conséquence à des investissements plus élevés pour le développement de la source de chaleur. De plus, une possible température du bâtiment en été est possible et peut entraîner un plus petit nombre de compteurs de forage, car la surface est régénérée thermiquement pendant les mois d’été. Les valeurs de révocation du sous-sol mentionnées dans diverses sources doivent être appréciées avec prudence, car chaque emplacement est (géologiquement) différent. Par conséquent, un calcul spécialisé des longueurs de sonde géothermique nécessaire doit être pris en compte, en tenant compte des conditions géologiques. Il est préférable de voir l’économie d’un système de sonde géothermique dans une étude de faisabilité.
À partir d’une profondeur d’environ 10 mètres, la température reste pratiquement inchangée au cours de l’année et est de 11 ° C dans la zone des chaînes de montagnes basses. La température en Europe centrale augmente en moyenne 1 ° C tous les 30 mètres. Par conséquent, la sonde géothermique a une efficacité plus élevée par rapport au collecteur géothermique. La profondeur d’un trou varie selon la nature géologique de la sous-structure et se situe entre 50 et 300 mètres dans un logement normal. Selon les conditions locales et les exigences de performance, il peut également être de 400 mètres et plus. Il y a des profondeurs de forage expérimentales occasionnelles de plus de 400 mètres (= projets géothermiques de profondeur scientifique ou industrielle), ce qui dépasse normalement l’effort.
Dans le logement privé (maison unique) en Allemagne, les sondes géothermiques s’étendent rarement plus profondément que 100 m. Des profondeurs plus importantes sont également courantes dans d’autres pays. En Suisse, le forage jusqu’à environ 300 mètres de profondeur est régulièrement. En plus des coûts élevés pour le dispositif de forage (frais de forage), une approbation correspondante (y compris les dispositions de la loi sur la protection de l’eau) doit être obtenue et la montagne à plus de plus grandes profondeurs.
Si des surfaces de transition de chaleur plus grandes sont nécessaires, plusieurs trous sont généralement insérés côte à côte à une distance de quelques mètres. Étant donné que la profondeur est forée, les besoins en espace sont faibles par rapport au collecteur géothermique. Dans le VDI 4640, une distance minimale de 6 mètres est recommandée entre les alésages de sonde voisins et la bordure de la propriété de 3 mètres. Le Recommandation Lawa pour les exigences de gestion de l’eau pour les sondes géothermiques et les collectionneurs géothermiques Fournit une distance entre deux sondes géothermiques de 10 mètres et une distance de 5 mètres de la frontière de la propriété. [4]
Les sondes de chaleur plus aînées servent principalement à extraire un enceinte à l’aide de pompes à chaleur.
Le refroidissement en été des bâtiments peut également être fabriqué via des sondes terrestres. La chaleur des intérieurs est passée dans le sol via le liquide de transfert de chaleur et la saumure refroidie est utilisée pour en climatisation. Si une plus grande performance de refroidissement ou des températures plus profondes sont nécessaires, cela peut être réalisé en utilisant un refroidisseur.
Comme pour le stockage saisonnier ci-dessus, une grande partie de la chaleur en été est toujours disponible en hiver pour chauffer le bâtiment en hiver, de sorte que le nombre et la profondeur des trous peuvent être réduits.
Des sondes de chauffage altérer sont également utilisées pour l’alimentation de chaleur des systèmes de chauffage local froid. Le stockage saisonnier de l’énergie excessive, par exemple, est également possible, par exemple, en économisant des systèmes solaires thermiques ou de la chaleur industrielle des déchets, qui ne peut pas être utilisé en été, pour la demi-année hivernale. Les sondes servent à la fois pour le chargement (réchauffement) du sol et pour réduire la chaleur. [5]
L’utilisation de l’énergie géothermique dans le Énergie géothermique À Neuweiler dans la forêt noire du nord, une zone de construction dans laquelle seule l’énergie géothermique est utilisée à des fins de chauffage et de refroidissement. Le chauffage ou le refroidissement des rues existants doit également être mis en œuvre ici dans le cadre d’un projet de modèle.
Depuis le 10 novembre 1994 Sonde de profondeur de chauffage aîné Prenzlau Avec une profondeur de 2790 mètres et un débit de chaleur permanent avec une pompe à chaleur de 520 kW à une température de roche de 108 ° C. La puissance de chaleur sans pompe à chaleur est de 150 kW. La sonde profonde est caractérisée par un fonctionnement pratiquement sans problème au fil des ans, avec de rares interruptions de quelques heures.
Le RWTH Aachen a dans le cadre de la construction du bâtiment Superc En novembre 2004, a atteint une profondeur de 2500 m avec une sonde géothermique. [6] Les températures rocheuses atteignent 70 à 100 degrés Celsius. La sonde géothermique doit fournir une sortie d’environ 450 kW. Cela aurait environ 300 t de CO chaque année 2 Économisé dans le chauffage du bâtiment. Cependant, les performances thermiques sont restées loin derrière les attentes. Le projet a été déclaré échoué en septembre 2014 et a coûté un total d’environ cinq millions d’euros. [7]
Allemagne [ Modifier | Modifier le texte source ]]
Selon la Loi sur les ménages allemands (WHG), les travaux de forage qui peuvent affecter les eaux souterraines sont soumis à une notification (§ 49 WHG). L’introduction des sondes géothermiques sur les couches de ponts souterraines est une utilisation au sens du § 9 WHG, qui nécessite un permis ou une approbation de la loi sur l’eau conformément au WHG et aux lois respectives de l’eau de l’État des États fédéraux individuels. De même, l’utilisation des tissus hydrique (par exemple, le plateau de refroidissement avec WGK 1) dans les pièces d’investissement souterraines peut être un fait de la loi sur l’eau.
Souvent, la réalisation de trous est limitée dans les zones de protection des zones de protection de l’eau désignées ou des zones de protection de guérison.
En cas de forage de plus de 100 m de profondeur, la disposition de l’article 127 (1) de la loi fédérale sur la montagne doit être observée. Après cela, la droite de la montagne est utilisée avec certaines exigences.
- Association fédérale de l’énergie géothermique GTV-BV, Allemagne
- Documentation vidéo d’un trou de la Terre
- Documentation photo d’un trou de Terre dans une maison privée
- Sonde géothermique profonde Oftringen
- Utilisation géothermique de l’énergie géothermique, de l’aperçu, des technologies, des visions (PDF, 3,9 Mo) Office fédéral de l’énergie (BFE), Suisse
- Association géothermique – Association fédérale de l’énergie géothermique Possibilité de commander une brochure d’information gratuite pour les constructeurs
- géothermie.ch Site Web de l’Association suisse pour l’énergie géothermique
- erdsondenoptimierung Site Web “Optimisation des sondes géothermiques” structurées en fonction des groupes et sujets cibles, Zhaw Zürcher Université des sciences appliquées, Suisse
- Luzia Knobel: L’énergie géothermique . Dans: Municipalité du lexique Riehen
- ↑ Dirk Gebhardt, Stephan Peters: Tube de chauffage de CO2 comme monosonde du point de vue de la protection des eaux souterraines . Ed.: Brugg Rohrsysteme GmbH. Magdeburg 2010 ( Geco2-erwwaermpape.de [PDF; 2.6 Mb ; Consulté le 23 février 2014] Conférence DKV). Geco2-erwwaermpape.de ( Mémento des Originaux à partir du 3 novembre 2013 Archives Internet ) Info: Le lien d’archive a été utilisé automatiquement et non encore vérifié. Veuillez vérifier le lien d’origine et d’archiver en fonction des instructions, puis supprimez cette note.
- ↑ Berndglueck.de . Modèle de simulation pour les sondes géothermiques, 2008
- ↑ Berndglueck.de Modèle de simulation pour les collectionneurs géothermiques, 2008
- ↑ Recommandation pour les exigences de gestion de l’eau pour les sondes géothermiques et les collectionneurs géothermiques du groupe de travail Bund / Country Water (LAWA) , Décembre 2011, page 7 (document PDF)
- ↑ Simone Buffa et al .: Systèmes de chauffage et de refroidissement de la 5e génération: un examen des cas existants en Europe . Dans: Examens énergétiques renouvelables et durables . Groupe 104 , 2019, S. 504–522 , est ce que je: 10.1016 / j.rser.2018.12.059 .
- ↑ Mise en œuvre technique de la mole géothermique RWTH-1. ( Page non plus disponible, recherchez dans Webarchien ) Info: Le lien a été automatiquement marqué comme un défaut. Veuillez vérifier le lien en fonction des instructions, puis supprimer cette note. Site Web de l’Institut de matières premières pour la technologie de jour et de forage de RWTH AIX
- ↑ [d’abord] (Aachener Nachrichten, 11 septembre 2014)
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