Sondes géothermiques
La sonde géothermique a une profondeur de 50 à plusieurs centaines de mètres, en fonction des conditions locales et des exigences de performance. Dans la pratique, trois types typiques de sondes ( U simple, U double et coaxial) sont installés dans le forage. Le modèle mathématique de la sonde géothermique de Polysun a été adopté dans le programme EWS.
Grâce à la compatibilité avec le programme EWS, il est possible de lire les fichiers de projet EWS directement dans Polysun à partir du niveau utilisateur du Designer. Grâce à un modèle puissant fonctionnant en arrière-plan, il est également possible de créer des champs de sonde géothermique. Ceux-ci sont caractérisés par la spécification de la fonction g selon ESKILSON :
\(g = (r,t)\frac{\mathrm{\Delta}T_{Erde}(r,t)2\pi\lambda_{Erde}}{\dot{q}}\)
\(\Delta T_{Erde}\) = Réduction de la température
\(\lambda_{Erde}\) = Conductibilité thermique
\(\dot{q}\) = Puissance de retrait spécifique
Cette réponse sans dimension reflète le comportement de la température dans l’environnement de la sonde par rapport au sol non affecté. Veuillez noter que la fonction g n’est valable que pour un certain rapport entre la profondeur H et l’espacement B de la sonde. Diverses dispositions de sonde sont déjà enregistrées dans un catalogue. Le rapport B/H ne doit pas nécessairement correspondre à l’arrangement réel, car un rapport B/H effectif est extrapolé en cas d’écarts. Afin de minimiser les imprécisions d’extrapolation, il convient toutefois de toujours utiliser la prochaine possible. Le modèle permet de prendre en compte jusqu’à 10 strates de terre différentes, chacune d’entre elles étant incluse dans le calcul de la sonde entière. Pour chaque strate, plusieurs nœuds de température sont calculés en fonction d’un modèle physique détaillé. Le modèle permet également de réintroduire de l’énergie, par exemple pour la régénération ou le free cooling.
Pour simuler le vieillissement de la sonde, il est possible de spécifier l' »énergie prélevée annuellement » et la « durée de préchargement de la sonde ». La sonde est préchargée avec une charge constante pendant cette période. Si l’on souhaite calculer plus précisément le comportement à long terme de la sonde, il est possible de régler la durée de la simulation préliminaire (dans le menu sous Variante – Durée de la simulation préliminaire). Avec cette simulation préliminaire, le système entier est simulé, ainsi le profil de charge effectif est appliqué à la sonde. Si l’on souhaite simuler 50 ans, il faut entrer la valeur 17885 (49 * 365), c’est-à-dire que 49 ans sont pré-simulés et que la simulation annuelle habituelle suit.Le chauffage du sol définit la différence entre la température moyenne annuelle de l’air et la surface du sol. Les valeurs typiques sont:
- forêt, ombragé : 0 K
- Champ, prairie : 0.8 K
- Valeur moyenne : 1.5 K
- Urbain : 2 K
- Altitude enneigée : bis 4 K
Le gradient de température axial définit l’augmentation de la température avec la profondeur. Il est défini comme le flux de chaleur géothermique / la conductibilité thermique de la terre. Typique est de 0,03K/m (0.06W/m2 / 2 W/mK).
Polysun appelle l’algorithme de sonde dans la simulation toutes les quatre minutes, ce qui conduit à des résultats finaux très précis.
Une description détaillée du calcul de la sonde peut être trouvée dans la publication qui a été publiée par Hetag AG en 1997 :