Géothermie / PAC sur nappe - ALTO Ingénierie€¦ · pas perturber l’échange 2011_09_06 10 ....
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Géothermie / PAC sur nappe
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1. Présentation générale sur la géothermie (30 min)
2. PAC sur nappe : analyse fonctionnelle, limites de prestations, autres questions (1h30)
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Qu’est-ce que la géothermie
Géothermie
Profonde
Géothermie
Classique
Géothermie
Superficielle 2011_09_06 3
A. Géothermie profonde - Dogger Objectif : assurer directement avec un forage l’eau chaude nécessaire au chauffage et à l’ECS
Utilisation des sources chaudes : exemple du Dogger situé entre 1500 mètres et 2000 mètres
en Ile de France
Intérêt principal : eau chaude à environ 70°C
Inconvénient : coût du doublet de forage (~10M€)
Domaine d’application : projet de très grande taille (Maison de la Radio) ou alimentation d’un réseau de chaleur (1800 logements à Orly)
+ Systèmes Géothermiques Améliorés pour production d’électricité et/ou de la chaleur à partir de forages à très grande profondeur (~5000 m) échelle ZAC ou ville 2011_09_06 4
A. Géothermie profonde - Dogger
Forage dévié de type pétrolier Plateforme de forage : 5000 m² Qualité de l’eau : corrosive (échangeur en titane)
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A. Géothermie profonde - Dogger
70°C
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B. Géothermie classique
Utilisation des ressources énergétiques du sous-sol pour une profondeur inférieure à 100 m
Température de la source : ~ 12°C
Inconvénient : énergie non valorisable directement pour faire du chaud (recours à une PAC) mais utilisable pour faire du rafraîchissement
Domaine d’application : bâtiment
Différentes techniques : nappe, sondes géothermiques, pieux géothermiques
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B. Géothermie classique - nappe
Nappe permet d’évacuer l’énergie excédentaire
Nappe peut constituer une source de rafraîchissement directe
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B. Géothermie classique - nappe
Géothermie : énergie renouvelable
Une source d’énergie dont la température est stable Mais attention aux excès!
Que faire lorsque les nappes ne sont pas exploitables ou n’existent pas?
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B. Géothermie classique - sondes Principe : faire circuler de l’eau dans une sonde d’environ 100 m afin d’échanger avec le sol
Puissance d’une sonde ~ 5kW
Respecter un espacement suffisant entre sondes afin de ne pas perturber l’échange
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B. Géothermie classique - pieux Principe : utiliser la structure du bâtiment (pieux structurels) pour échanger avec le sol
Nombreuses réalisations en Autriche, Suisse, …
Difficulté : associer deux fonctions différentes (risque, responsabilité, …)
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C. Géothermie superficielle – capteurs horizontaux
Principe : même à une faible profondeur, le sol a une température plus stable que celle de l’air
Puissance faible : ~12 W/ml
Surface importante : 1m2 traité = 1 m2 de capteurs (2 couches)
Domaine d’application : maison individuelle …
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C. Géothermie superficielle – puits canadien
-20 °C
-10 °C
0 °C
10 °C
20 °C
30 °C
40 °C
janvier février mars avril mai juin juillet août septembre octobre novembre décembre
Température extérieure
Température en sortie de puits
Principe : faire transiter dans des canalisations enterrées de l’air extérieur afin de le préchauffer en hiver et de le rafraîchir en été
Surface d’échange (été) : 0,05 – 0,1 m2/(m3/h)
Domaine d’application : maison individuelle, autres ?
Garantie de confort ?
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Contexte réglementaire • Code minier :
Tout forage à plus de 10 mètres doit être déclaré (DREAL) ; 100 m : autorisation (en cours de modification)
• Loi sur l’eau : Débit supérieur à 8 m3/h et inférieur à 80 m3/h : dossier de déclaration ; Débit supérieur à 80 m3/h (ou V>200 000 m3) : demande d’autorisation.
• Répartition des compétences : Dossier ou demande à déposer par le maître d’Ouvrage au préfet de
département ou au préfet de police (départements : 75, 92, 93 et 94) ; Instruction des dossiers par la DREAL d’Ile-de-France pour les
départements 77, 78, 91 et 95 et par le STIIIC (Service Technique Interdépartemental d’Inspection des Installations Classées) pour Paris et les départements de la petite couronne.
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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Intérêts des solutions sur nappe • Intégration architecturale :
Absence ou limitation des groupes extérieurs ou aéroréfrigérants, des conduits de cheminée, des grilles de prise ou de rejet d’air ;
Cas particulier des bâtiments classés « Monument Historique ». Positionnement des différents forages (puisage et réinjection) : sens
d’écoulement de la nappe et distances minimales par rapport aux ouvrages existants (notice d’incidence).
• Performances énergétiques : Performances stables de la machine mais émetteurs BT ; Possibilités de transferts énergétiques (1 kWh elec = 6 kWh énerg) +
possibilité de rafraîchissement direct (attention conso. pompes puisage)
• Avantages environnementaux : Utilisation du sol comme source d’énergie (directe ou indirecte). Limitation des dégagements de CO2.
• Avantages économiques : Une seule machine pour faire le chaud et le froid ; Diminution des coûts énergétiques.
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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Méthodologie : études préalables • Existence d’une nappe susceptible de fournir le débit requis
à l’installation.
• Profondeur et qualité de la nappe afin d’estimer si le coût du forage est trop élevé.
• Température de l’eau de la nappe en hiver et en été.
• Contexte administratif / réglementaire particulier : existence d’un périmètre de protection lié à un forage d’eau potable …
• Intervention d’un hydrogéologue pour poursuivre cette démarche (faisabilité, notice d’incidence, suivi des travaux, …).
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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Méthodologie : analyse de la garantie de la ressource • Forage d’essai :
Mesures des caractéristiques de la nappe ; Essai de pompage pour validation du débit.
• Procédure AQUAPAC : Assurance à souscrire par le maître d’ouvrage ; Garantie de recherche ; Garantie de perennité.
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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Maintenance • Maintenance de la PAC : inchangée.
• Maintenance des ouvrages de forage : Surveillance semestrielle :
Surveillance visuelle des têtes de forage ; Mesures hydrodynamiques ; Mesures des caractéristiques physico-chimiques de l’eau ; Surveillance visuelle de la qualité de l’eau pouvant conduire à des recherches
bactériologiques. Surveillance tous les 5 ans :
Surveillance endoscopique des ouvrages ( éventuelle régénération pour détruire par exemple bactéries pouvant colmater crépine). Nécessite dépose et repose de la pompe d’exploitation.
Entretien : Nettoyage par pompage, par action mécanique voire chimique en cas de colmatage ; Nettoyage par brossage voire désinfection (eau de Javel ou eau oxygénée), par air-lift + essai de puits Rechemisage en cas d’ouvrages endommagés.
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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Coûts • Etudes spécifiques : 30 k€ (attention : forage d’essai).
• Investissements (forages) : Intervention en milieu urbain sans contrainte forte : de 500 € HT / ml à 1000 €
HT / ml ; Intervention en milieu urbain avec contrainte forte : 2700 € HT / ml ;
• Investissements (échangeur)
• Maintenance : Maintenance annuelle : de 1500 € HT à 3000 € HT ; Visite endoscopique : 2500 € HT ; Détartrage : 8000 € HT.
• Redevance à l’Agence de l’eau : 46 € / 1000 m3 (2004) / 3,5 € / 1000 m3 (2008).
D. PAC sur nappe en Ile-de-France
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A. Limites de prestations
A la charge du lot « Forage»
La réalisation des forages de rejet et de puisage ;
L’équipement des forages
La fourniture, la pose et le raccordement de la pompe de forage à vitesse variable, et fourniture d’une pompe de rechange
Mise à disposition des informations et alarmes techniques pour la GTB
A la charge du lot « CVC »
Liaisons hydrauliques entre les têtes de puits et le local technique.
Les vannes en attente en local technique pour le raccordement des réseaux enterrés de liaisons aux forages
L’indication des pertes de charge des équipements en local technique, côté forage, pour dimensionnement de la pompe
Le pilotage de la variation de débit de la pompe de forage.
Fourniture du régulateur des pompes de forage et de leurs alimentations électriques
Raccordement du système de suivi (températures, débits, énergie)
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B. Analyse fonctionnelle Exemple Hermès Pantin
Scénarii de fonctionnement : selon quatre modes (basculement automatique et CO manuel (attention coquille CCTP)) : 1. Mode Hiver – Besoins en chaud > froid 2. Mode Mi-saison – Besoins en froid > chaud 3. Mode Eté A – Besoins en froid – Utilisation directe de la nappe (T nappe < 16°C) et des thermofrigopompes : 4. Mode Eté B – Besoins en froid – Utilisation directe de la nappe impossible (T nappe > 16°C), utilisation des thermofrigopompes
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Scénario 1 – Hiver chaud > froid
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Scénario 2 : Mi-saison Froid > Chaud
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Scénario 3 : Eté nappe + PAC (T nappe = 12°C)
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Scénario 4 : Eté PAC seules (T nappe > 16°C)
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Schéma de principe distribution
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Analyse fonctionnelle
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C aler la fourniture d'énergie aux besoins du bâtiment
Identifier les besoins par zone
Identifier la saison
Identifier la température extérieure
C ontrôler la consommation des
PAC
Gérer l'énergie puisée par la nappe
Permuter les échangeurs en casd'encrassement
Gérer la pos itiondes vannes
S électionner le bon mode de
fonctionnement
Identifier lesbesoins
de la zone tertiaire
identifier les besoins de la zone sport
identifier les besoins de
la zone res taurant
Mesurer la temp. de retour du réseau C O1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 2
prendre en compteun calendrier annuel
L imiter les allumages s imultanés des
PAC
C ontrôler la cascade des
PAC
Mesurer les puissances délivrées
Gérer les pompes
Mesurer l'énergie puisée par la nappe
Mesurer la température de
puisage
Mesurer la température de
rejet
Mesurer le débitpuisé
Mesurer la températureextérieure
Vérifier l'encrassementdes échangeurs
Mesurer la perte de charge des échangeurs
Gérer la pompe de forage Gérer M/A
Gérer son débit
Gérer les pompes primaires Gérer M/A
Gérer les pompes secondaires Gérer M/A
Gérer leur débit
E n été, éviter lacondensation sur panneaux rayo.
Assurer la pérennitédes ins tallations . Nettoyer les filtres
Ventiler le L T prod
Maintenir la press iondu réseau
Détecter les défautsdes équipements
Détecter un risquede condensation
Mesurer l'humidité relative de l'air
extérieur
Intégrer un diagram.de l'air humide
F orcer la tempéra-‐ture de soufflage
des C TAs
Accorder une priorité sur la T soufflage
P iloter la V2V d'alimentation de
la BF
E n été, palier à un manque de puiss . des panneaux rayo.
Mesurer le nombrede personnesdans la salle
C aler la fourniture d'énergie aux besoins du bâtiment
Identifier les besoins par zone
Identifier la saison
Identifier la température extérieure
C ontrôler la consommation des
PAC
Gérer l'énergie puisée par la nappe
Permuter les échangeurs en casd'encrassement
Gérer la pos itiondes vannes
S électionner le bon mode de
fonctionnement
Identifier lesbesoins
de la zone tertiaire
identifier les besoins de la zone sport
identifier les besoins de
la zone res taurant
Mesurer la temp. de retour du réseau C O1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 2
prendre en compteun calendrier annuel
L imiter les allumages s imultanés des
PAC
C ontrôler la cascade des
PAC
Mesurer les puissances délivrées
Gérer les pompes
Mesurer l'énergie puisée par la nappe
Mesurer la température de
puisage
Mesurer la température de
rejet
Mesurer le débitpuisé
Mesurer la températureextérieure
Vérifier l'encrassementdes échangeurs
Mesurer la perte de charge des échangeurs
Gérer la pompe de forage Gérer M/A
Gérer son débit
Gérer les pompes primaires Gérer M/A
Gérer les pompes secondaires Gérer M/A
Gérer leur débit
E n été, éviter lacondensation sur panneaux rayo.
Assurer la pérennitédes ins tallations . Nettoyer les filtres
Ventiler le L T prod
Maintenir la press iondu réseau
Détecter les défautsdes équipements
Détecter un risquede condensation
Mesurer l'humidité relative de l'air
extérieur
Intégrer un diagram.de l'air humide
F orcer la tempéra-‐ture de soufflage
des C TAs
Accorder une priorité sur la T soufflage
P iloter la V2V d'alimentation de
la BF
E n été, palier à un manque de puiss . des panneaux rayo.
Mesurer le nombrede personnesdans la salle
Gestion des thermofrigopompes
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C aler la fourniture d'énergie aux besoins du bâtiment
Identifier les besoins par zone
Identifier la saison
Identifier la température extérieure
C ontrôler la consommation des
PAC
Gérer l'énergie puisée par la nappe
Permuter les échangeurs en casd'encrassement
Gérer la pos itiondes vannes
S électionner le bon mode de
fonctionnement
Identifier lesbesoins
de la zone tertiaire
identifier les besoins de la zone sport
identifier les besoins de
la zone res taurant
Mesurer la temp. de retour du réseau C O1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 2
prendre en compteun calendrier annuel
L imiter les allumages s imultanés des
PAC
C ontrôler la cascade des
PAC
Mesurer les puissances délivrées
Gérer les pompes
Mesurer l'énergie puisée par la nappe
Mesurer la température de
puisage
Mesurer la température de
rejet
Mesurer le débitpuisé
Mesurer la températureextérieure
Vérifier l'encrassementdes échangeurs
Mesurer la perte de charge des échangeurs
Gérer la pompe de forage Gérer M/A
Gérer son débit
Gérer les pompes primaires Gérer M/A
Gérer les pompes secondaires Gérer M/A
Gérer leur débit
E n été, éviter lacondensation sur panneaux rayo.
Assurer la pérennitédes ins tallations . Nettoyer les filtres
Ventiler le L T prod
Maintenir la press iondu réseau
Détecter les défautsdes équipements
Détecter un risquede condensation
Mesurer l'humidité relative de l'air
extérieur
Intégrer un diagram.de l'air humide
F orcer la tempéra-‐ture de soufflage
des C TAs
Accorder une priorité sur la T soufflage
P iloter la V2V d'alimentation de
la BF
E n été, palier à un manque de puiss . des panneaux rayo.
Mesurer le nombrede personnesdans la salle
Gestion des pompes primaires de forage
Permutation des échangeurs et gestion des vannes primaires
Gestion des pompes primaires de forage
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C aler la fourniture d'énergie aux besoins du bâtiment
Identifier les besoins par zone
Identifier la saison
Identifier la température extérieure
C ontrôler la consommation des
PAC
Gérer l'énergie puisée par la nappe
Permuter les échangeurs en casd'encrassement
Gérer la pos itiondes vannes
S électionner le bon mode de
fonctionnement
Identifier lesbesoins
de la zone tertiaire
identifier les besoins de la zone sport
identifier les besoins de
la zone res taurant
Mesurer la temp. de retour du réseau C O1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 1
Mesurer la temp. de retour du réseau E C 2
prendre en compteun calendrier annuel
L imiter les allumages s imultanés des
PAC
C ontrôler la cascade des
PAC
Mesurer les puissances délivrées
Gérer les pompes
Mesurer l'énergie puisée par la nappe
Mesurer la température de
puisage
Mesurer la température de
rejet
Mesurer le débitpuisé
Mesurer la températureextérieure
Vérifier l'encrassementdes échangeurs
Mesurer la perte de charge des échangeurs
Gérer la pompe de forage Gérer M/A
Gérer son débit
Gérer les pompes primaires Gérer M/A
Gérer les pompes secondaires Gérer M/A
Gérer leur débit
E n été, éviter lacondensation sur panneaux rayo.
Assurer la pérennitédes ins tallations . Nettoyer les filtres
Ventiler le L T prod
Maintenir la press iondu réseau
Détecter les défautsdes équipements
Détecter un risquede condensation
Mesurer l'humidité relative de l'air
extérieur
Intégrer un diagram.de l'air humide
F orcer la tempéra-‐ture de soufflage
des C TAs
Accorder une priorité sur la T soufflage
P iloter la V2V d'alimentation de
la BF
E n été, palier à un manque de puiss . des panneaux rayo.
Mesurer le nombrede personnesdans la salle
Equipements nécessaires au bon fonctionnement du système
Réseaux secondaires + vannes primaires
Permuter les forages
Détecter les colmatages
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Production d’ECS par désurchauffe Cf CCTP CVC Hermès Pantin – paragraphe Régulation
Produire l’ECS du RIE Piloter les pompes de
circula6on Piloter la désurchauffe
(V3V) Mesurer la température du ballon
Mesurer la température de départ ECS
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Cas de la CAF de Lyon
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Cas de la CAF de Lyon
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Cas de la CAF de Lyon
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