Conception d'un système géothermique

 

Choix d'une thermopompe

 

Quelle est la quantité de chaleur qui s’échappe de votre maison? Le calcul de cette chaleur perdue servira d’information de base pour concevoir le SG. Les soins apportés à la construction de votre maison déterminent la quantité de chaleur qui fuira par les fissures des fenêtres et des portes et la qualité de l’installation de l’isolation. L’orientation des fenêtres influence la quantité d’énergie solaire qu’elles laisseront pénétrer dans la maison. Le calcul des fuites de chaleur détermine donc la taille du SG qu’il vous faut.

Pour ce faire, il aura besoin d’une série de plans donnant les dimensions des murs, des plafonds et des planchers ainsi que l’orientation et les dimensions des fenêtres et des portes dont le genre est précisé. Le vent et les arbres (qui peuvent ombrager les fenêtres) influencent également les pertes de chaleur. Pour mesurer avec précision l’herméticité de la maison, certains entrepreneurs procéderont à un test d’infiltrométrie. L’entrepreneur devrait alors vous remettre une copie de ses calculs de pertes thermiques.

Un SG doit être suffisamment puissant pour répondre à au moins 90 % de la demande annuelle en chaleur de votre maison. La chaleur auxiliaire (habituellement des éléments électriques installés à l’intérieur d’une thermopompe ou d’un conduit) peut fournir le reste de la chaleur. Parmi les facteurs qui influencent la capacité de chauffage dont votre maison a besoin, soulignons le nombre d’occupants, la nature des appareils électroménagers et de l’éclairage, la quantité d’énergie solaire captée par les fenêtres, la qualité de la construction et le climat.

Pourquoi certaines normes recommandent-elles que la capacité d’alimentation d’un SG atteigne au moins 90 % de la demande en chaleur (sans y inclure la chaleur auxiliaire)? Parce qu’il faut tenir compte de toutes les sources de chaleur dans votre maison. L’éclairage de votre maison dégage de la chaleur, tout comme la cuisinière, le réfrigérateur, l’appareil de télévision, l’ordinateur et le congélateur. La chaleur que procure un soleil brillant traverse vos fenêtres et contribue à chauffer la maison. Enfin, les personnes (et les animaux de compagnie) qui vivent dans cette maison dégagent également une importante quantité de chaleur. Lorsque vous calculez les pertes de chaleur, il ne faut cependant pas tenir compte de ce que nous appelons les « gains de chaleur interne ».

Voilà pourquoi un SG qui contribue à 90 % de la charge de chauffage calculée de votre maison produira normalement toute la chaleur dont votre famille a besoin et il vous en coûtera moins cher.

Un appareil de chauffage auxiliaire (habituellement des éléments électriques installés à l’intérieur d’un conduit ou construits dans une thermopompe) procure une chaleur supplémentaire pendant les jours les plus froids seulement. Si les quelques heures où il vous faut faire appel à la chaleur électrique modifient très peu votre facture d’électricité, par contre celle des frais d’installation d’un SG s’en trouvera de beaucoup réduite. Et comme le chauffage est plus important que le refroidissement dans la plupart des régions du Canada, une faible capacité de climatisation d’un système est acceptable dans la plupart des maisons et aura de meilleurs résultats qu’un système de plus grande capacité.

Le rendement d’une thermopompe est évalué selon l’efficacité du chauffage et du refroidissement qu’elle procure. Cette évaluation est également définie comme le coefficient de performance ou le COP. Lorsqu’on parle de chauffage, le COP devient le COPc et lorsqu’on parle de refroidissement, le COPr. Vous le calculez en divisant la capacité de chauffage ou de refroidissement du système par l’énergie utilisée pour le faire fonctionner. Exemple : si la capacité de chauffage d’un système s’élève à 10,4 kW et que la puissance nécessaire pour faire fonctionner le compresseur, la pompe et le souffleur est de 3,25 kW, le COPc est de 10,4 ÷ 3,25 = 3,2. De même, si la capacité de refroidissement s’élève à 10,55 kW (36000 Btu/h x 0,000293 = 10,55) et que la puissance nécessaire atteint 2,51 kW, le COPc est de 10,55 ÷ 2,51 = 4,2. (Remarque: certains fabricants définissent l’efficacité de la climatisation de leur SG comme le taux de rendement énergétique (TRE). Le TRE, exprimé en Btu/h par watt, peut être converti en COPr en divisant le TRE par 3,413).

L’efficacité du conditionnement de l’air peut être mesurée de la même façon. Vous calculez le COPr en le divisant par la capacité de refroidissement du système par l’intrant énergétique. Ainsi, si la capacité de refroidissement de votre système est de 36 000 Btu/h

(36 000 x 0,000293 = 10,55 kW), la puissance nécessaire pour le faire fonctionner sera de 2,29kW, le COPr est de 10,55 ÷ 2,29 = 4,6.

L’efficacité d’un SG varie selon les changements de température et de circulation du liquide et de l’air pompés dans la thermopompe. Les fabricants évaluent leur SG en se basant sur un ensemble particulier de conditions normalisées appelées ISO 13256-1. L’évaluation d’un système à boucle fermée est appelée thermopompe à boucle souterraine (TBS) et celle d’un système à boucle ouverte ou à eau souterraine, une thermopompe à eau souterraine (TES). Lorsque vous comparez les devis d’un équipement, assurez-vous d’utiliser les mêmes normes d’évaluation. Cependant, comme pour tout système, votre SG satisfera aux évaluations de rendement seulement si l’ensemble du système est conçu et installé conformément aux spécifications du fabricant.

Dimensions d’une boucle: une grande boucle est-elle préférable?

 

Une boucle souterraine est un peu comme une batterie rechargeable, branchée en permanence à un chargeur de batterie. L’énergie thermique est retirée de la boucle, ou de la « batterie » nécessaire à votre maison. Si la « batterie » est suffisamment puissante, il est facile de la recharger par l’énergie thermique tirée du sol environnant, du soleil, de la pluie, de la chaleur évacuée durant le refroidissement de votre maison et de la chaleur provenant du noyau chaud de la terre. Mais si la boucle-batterie est régulièrement affaiblie plus rapidement qu’elle est rechargée, elle ne pourra pas fournir suffisamment d’énergie pour faire fonctionner le système. Et il n’existe pas de moyens faciles de la recharger rapidement.

Ainsi, la boucle souterraine doit satisfaire aux besoins de votre maison. Parmi les facteurs qui influenceront les dimensions de la boucle souterraine, il faut inclure :

  •  les besoins en matière de chauffage et de refroidissement de votre maison;
  •  le degré d’humidité et la nature du sol ;
  • la profondeur d’enfouissement de la boucle ;
  • le climat ;
  • l’épaisseur de neige qui couvre la boucle en hiver ;
  • la taille des tuyaux enfouis et la distance entre chacun.

Plus les charges de chauffage et de refroidissement de votre maison seront fortes, plus étendue devra être la boucle. Un sol dense et humide conduit la chaleur plus rapidement qu’un sol léger et sec. Des tuyaux enfouis plus profondément disposent de plus de chaleur à tirer et auront un meilleur rendement. Un climat aux périodes froides prolongées nécessitera une boucle (« batterie ») qui peut conserver plus de chaleur. Un épais manteau de neige isole la terre et aide à retenir la chaleur. Si les tuyaux d’une boucle souterraine sont enterrés loin l’un de l’autre, ils nécessitent une plus grande masse de sol pour être rechargés. 

Un entrepreneur compétent connaîtra les conditions du sol de votre région et concevra une boucle souterraine en tenant compte de ces facteurs. Certains fabricants de thermopompes offrent aux entrepreneurs un logiciel qui accomplit cette tâche.GeoAnalyser, le logiciel de conception développé par la CCÉG est le meilleur outil disponible sur le marché car c’est le seul avec des options de déterminer les conditions exactes du sol.

 

 

 

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