[projet] Stockage intersaison

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Sam Sep 17, 2016 9:40 am

Bonjour,
Avant toute chose je t'invite à lire l'étude du BGRM sur l'injection de température dans la roche.
http://roussillon-forage.com/dossier/fi ... 697-FR.pdf

On trouve notamment la réponse à la question de la quantité de chaleur transmissible par une sonde U dans la roche avec mesure à l'appui et beaucoup de graphique commentés et illustré.
je cite :
"L’écoulement dans le tube de la sonde durant l’injection du choc thermique est donc turbulent. Dans ces conditions, la formule calculant en régime
turbulent le coefficient d'échange par la corrélation de Dittus-Boetler fournit un coefficient d'échange h égal à 1893 W/(m².K). C'est pas mal pour un PEHD de 3.7mm d'épais un tel transfère de puissance...

choc thermique dans massif.jpg


Pour un forage de 180m mesure à différentes profondeurs mais la courbe qui m'intéresse c'est la bleu (5m de profond) et la rose (10m).L'injection se fait à 70° constant,on comprend que le massif encaisse (retient la chaleur) quelques minutes (hausse de température) et diffuse au delà baisse de température inexorable... c'est en effet sur un puits mais l'étude complète s’intéresse ensuite à l'extrapolation vers un champ de puits ce qui permet de dimensionner dans mon cas la géométrie d'injection.


Autre phase intéressante la phase d'arrêt d'injection (relaxation) à 40m de profond

relaxation thermique dans massif.jpg


Dés qu'on arrête la perte de température est inexorable type gaussienne....
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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Sam Sep 17, 2016 15:06 pm

Bonjour Lilian.
Je viens de lire la partie de ton doc concernant le test. Oui c'est intéressant en effet.

lilian07 a écrit:On trouve notamment la réponse à la question de la quantité de chaleur transmissible par une sonde U dans la roche avec mesure à l'appui et beaucoup de graphique commentés et illustré.
je cite :
"L’écoulement dans le tube de la sonde durant l’injection du choc thermique est donc turbulent. Dans ces conditions, la formule calculant en régime turbulent le coefficient d'échange par la corrélation de Dittus-Boetler fournit un coefficient d'échange h égal à 1893 W/(m².K). C'est pas mal pour un PEHD de 3.7mm d'épais un tel transfère de puissance...

Oui, mais attention à l'interprétation. Le passage que tu cite concerne le transfère de chaleur entre le fluide et l'intérieur de la paroi, il indique qu'il n'y a aucun problème de ce coté là. Le problème se situe en terre à l'extérieur.

Pour résumer mon interprétation du test, en me basant sur les données de la page 18 du pdf:

Ouvrage: Sonde géothermique B : injection dans une seule boucle de la sonde double-U de 180 m de profondeur.
Volume d’eau injectée: 1000 litres exactement, à débit constant dans un tube en U. A l’issue de l’injection de durée 49 minutes, arrêt de la circulation dans le tube en U.
Température de l’eau injectée: 70°C
Température de l’eau mesurée (manuellement) en sortie de sonde: 32 à 34°C

On a injecté 1000 litres d'eau à 70° en 49 minutes avec un retour de 33°.
Ce qui donne une énergie thermique de 42.96 Kwh ((70-33) * 4.18 *1.000.000/3600/1000) injecté en 49 minutes (une calorie valant 4,18 joules).
Ce qui donne une puissance de 52.6 Kw (42.96/(49/60)) continue pendant 49 minutes.
Ce qui donne une densité de puissance thermique de 292 watts par mètre (52600/180).
On remarque sur ton premier graphique que la température a augmenté plus vite en haut du puits qu'en bas. c'est due à l'architecture en U. L'élévation moyenne de la température atteint 15° après 49 mn.
Avec tes 35m² de capteur, tu peux tabler sur 15kw crête ce qui te donnerais une densité de puissance de 1000w/m avec un puits de 15m.
Avec cette densité de puissance, l'élévation de température du puits aurait atteint 51° (15*1000/292) après seulement 49 minutes.
Si l'injection s'était prolongée, la courbe aurait poursuivi son chemin au delà du pic sur le graphique (indiquant la fin de l'injection), en décrivant une fonction de type f(x) = ln(x), et la température de l'eau aurait atteint les 100° en même pas deux heures (en injectant à puissance constante au lieu d'une eau à 70°).
En remplaçant le tube en U par du coaxial, l'élévation de température aurait été moins forte, mais à la fin de journée on aurait aussi atteint les 100°.
Cela confirme ce que j'expliquai dans mon précédant post (même si c'est contrariant dsl).
Il faut absolument que tu fasses l'effort d'apprendre à utiliser TRNSYS, au final ça ira beaucoup plus vite que de débattre sur un forum et tu y verras beaucoup plus claire.

lilian07 a écrit:Pour ma part j'ai plutôt ce type de rendement comparatif pour les tubes vs plan

Ton schéma ne tient probablement pas compte de l'espace entre les tubes.
Dans le cas des capteur à tubes, on laisse un espace entre eux au moins égal à leur diamètre (donc 0,5m² de tube par m² de capteur).

lilian07 a écrit:J’en profite pour remercier Christophe68 qui m’indique qu’il pourrait m’épauler avec le monitoring (en cas de stockage par bassin) ce qui est fort intéressant. Dans un premier temps j’avais pensé à de la programmation et monitoring simple par domotique pour piloter la régulation.

Les automates courants de type Crouzet ne sont pas assez souple pour gérer ce type d'installations particulières.

lilian07 a écrit:http://www.par le soleil.fr/capteur-solaire-thermique-atmo/

Le lien ne marche tjr pas chez moi dsl (même sans les espaces). :/

lilian07 a écrit:Pour revenir au simple PE que j’ai expérimenté dans tous les sens, j’avais bien atteint cette température en statique mais pour plusieurs raison ce n’est pas convenable :

Oui, pour les capteurs, si tu peux trouver une bonne occasion, pourquoi pas.
Après à chaque utilisation son capteur. Chauffer l'eau d'une piscine avec des capteurs à tubes serait aussi aberrant que de vouloir chauffer l'ECS avec du PE en Alsace l'hiver. Mais l'inverse fonctionne très bien.
J'ai parlé du PE uniquement en complément pour réchauffer le cercle extérieur en été à moindre coût, zone la plus froide. Ce qui conviendrait très bien.

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Sam Sep 17, 2016 18:34 pm

Pour les capteurs tube : avec Google, capteur solaire ATMO ou par le soleil.fr

Pour l'injection en central j'ai évoqué un "essaim" central dont la vue d'artiste est constituée de 3 forages ce qui ne fait pas 15m de tuyau échangeur mais plutôt 45m de (90m de PEX) d’échange...peut importe l'important c'est de voir qu'il faut un essaim et qu'il faut ensuite après un court calcul de coin de table effectuer une vérification dynamique par simulation mais avoue qu'il y a certainement quelque chose à creuser (voir ton schéma)...

Dans la démonstration de l'étude la baisse de température tout au long du puit est due au dépôt d’énergie par échange avec le coulis puis la roche....mais c'est vrai comme tu l'as souligné que l'injection dure environ 1h et on atteint en contact direct sur le tuyau déjà 32° à 10 m de la surface (pour environs 52 kw de puissance) ce qui aurait conduit à atteindre rapidement les 70° asymptotique...On est d'accord 'il faut faire attention à la hausse de température même avec un essaim de 5 à 6 puits et c'est très bien d'être contrariant sur ce point qui méritait d'être étudié et c'est chose faite (Je vais pouvoir affiner par du concret)... Personnellement je trouve cette étude rassurante et très instructive car elle finit par l'analyse d'un champ de puit...

Je commence à m'approprier TRNSYS petit à petit mais premier problème il me manque le model 372 (DST model) dans la librairie (cette librairie est payante),celui la même qui permet de simuler le BTES. Il y a toutefois le model du forage.
Comme tout logiciel il faut pas mal de temps pour acquérir de l'autonomie...
Je pense aussi qu'avant de simuler il faut se fixer un minimum les idées, d'ou le forum qui malgré tout, si on prend le temps de poser les choses et débattre sans "à priori" permet d'avancer et de construire. Aujourd'hui même les chercheurs ont du mal avec cette notion de stockage et c'est légitime car non intuitif et surtout non rentable à comparer à d'autre forme de stockage, si on ajoute les prix bas du pétrole on constate que même le BRGM ne se lance pas dans le stockage dans le sol.

Le capteur tube permet d'atteindre des amplitudes de températures intéressantes et il est prédestiné au chauffage en particulier.

Dans ma recherche d'amélioration de rendement du à cette taille critique du BTES et donc à cette recherche de rendement, une chose apparaît claire, réduire la température d'exploitation (plancher chauffant) et augmenter la température de stockage permet d'augmenter la capacité massique d’énergie du sol. Pour 1 m3 de roche on peut doubler l’énergie stockée sans recours à la PAC. Si j'ajoute son prix très compétitif, c'est le candidat idéal pour le stockage dans le sol au vue d'une utilisation ultérieure pour le chauffage.

Le PE seul est plutôt approprié pour des productions de chaleur en basse température (30°) l'été type piscine. Comme tu l'évoques l'utiliser pour la périphérie du BTES l'été pourquoi pas mais je lui préfère le capteur plan d'occasion pour les raisons que j'ai développé plus haut notamment pour son rapport relatif performances/prix.

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Lun Sep 19, 2016 20:57 pm

lilian07 a écrit:Pour les capteurs tube : avec Google, capteur solaire ATMO ou par le soleil.fr

Ca doit être [censuré]. Les prix ont beaucoup baissé, ça pourrait devenir compétitif en effet. Ca reste à tester.

lilian07 a écrit:Je commence à m'approprier TRNSYS petit à petit mais premier problème il me manque le model 372 (DST model) dans la librairie (cette librairie est payante),celui la même qui permet de simuler le BTES. Il y a toutefois le model du forage.


Dommage car la simulation du BTES t'aurais beaucoup aidé pour avoir une bonne représentation visuelle de la situation. Ce type de simulation ne s'adresse pas aux particuliers normalement, en raison du problème de dimension critique, il est réservé aux professionnels. Reste à voir s'il y a moyen de demander une version d'étude à prix abordable (explique leur ta motivation).
Le modèle du forage unique pourra t'aider à visualiser la dispersion, mais ne sera pas suffisant.

Quoi qu'il en soit, pour avoir étudié les deux situations, forages et bassins, dans ta situation je n'aurai aucune hésitation pour le bassin.
Maintenant il faut que tu ailles au bout de ta démarche, la décision t'appartient.
Tu évalues les avantages et inconvénients pour chacune des solutions et tu fais ton choix.

Si tu optes pour le bassin, tu peux toujours m'envoyer un mp pour ce qui est de ma proposition plus haut.

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Mar Sep 20, 2016 19:07 pm

Merci pour la proposition avec bassin. J'ai contacté les experts du brgm (étude solargerm du dossier d'étude ci dessus) qui permet d'extrapoler et un peu et de saisir les difficultés de dimensionnement. En espérant qu'ils veuillent bien bavarder ou simuler des géométries avec leur logiciel (c'est du service public!!).
En poussant les recherches sur TRNSYS, je suis tombé sur l'étude particulière du BTES de Darke Landing...j'apprends qu'ils ont fait beaucoup, beaucoup (des 100ene...) de simulations avec le model DST de TRNSYS v16 et qu'ils ont pu déterminer l'influence de la variation des paramètres de sol et météo sur le stockage.

Pour le bassin, ça demande aussi pas mal de réflexion et de travail (toutefois beaucoup moins que le BTES).Rien n'empeche de mener l'étude en parallèle.
Il faut je pense pouvoir l'isoler sur toutes ses faces (type tank stockage) moins éventuellement le fond.

type BTES.jpg


Ensuite faire un système isolant flottant type planché chauffant noir (avec vitre polycarbonate) pour capter les 100m2 de soleil.
Dans ma recherche du capteur solaire robuste et à très bas coût ,j'étais arrivée à la réalisation d'un capteur type plancher chauffant noir avec PER noyé au pas de 5cm dans une faible épaisseur de mortier béton 2cm (inertie de 10 minutes mais capteur low cost indestructible à 22 euros/m2 avec plaque de polycarbonate pour la performance à mi saison).
Avec l'approche du double emploi fermeture du bassin et capteur low cost on arrive à quelque chose de très intéressant.
Il faut pouvoir rendre étanche le tout (bâche EPDM).
L'avantage c'est que les paramètres sont mieux maîtrisés (entre 60 et 80 Kwh de stockage/m3 au lieu de 15 à 30 kwh pour un BTES).
On peut travailler en pression atmosphérique "system" drain back avec simple pompe que j'affectionne particulièrement pour la simplicité (avec ou sans les capteurs ATMO de par le soleil).
La mise en oeuvre du système est plus simple de toute évidence et la masse critique du stockage est moins pénalisante.
Ça fait en effet beaucoup d'avantage et moins d'inconnues.
Nous sommes sur un stockage de l'ordre de 15 mwh soit 1500 litres équivalent pétrole.
A poursuivre
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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Dim Sep 25, 2016 19:13 pm

Bonjour,

Afin d'exploiter au maximum les propriétés du bassin (proposition de Christophe68) et ne pas passer à coté d'un stockage plus simple qu'un BTES (avec forage) j'ai évalué la faisabilité d'un ATES (stockage par bassin) avec ce fameux bassin de 200 m3 existant.
Les calculs prédictifs sont bien plus simple et se résume à une équation diff simple.

J'ai donc fait une approche de calcul avec l'aide du fichier joint d'analyse d'un ATES célèbre de 75000 m3.(voir Fichier joint)

Premier résultat en isolant sur les 6 faces avec 30cm de PSE (ce qui est déjà conséquent et très coûteux) J'obtiens en considérant que j'exploite la chaleur sans PAC jusqu'à 20° (ce qui est très optimiste) :

Début de l'expérience : 1 septembre avec température du bassin à 70°, température moyenne externe 7.5°, pas d'injection de calorie après le début de l'expérience et avec l'isolant dans le bassin de 200 m3 il me reste plus que 116 m3 d'eau.

resultat.jpg


premier problème, je perds 43% de l'énergie en 2 mois soit au 1 novembre avec une température de 48° résiduelle (sans avoir soutiré de la chaleur).
2) l'isolant PSE est très coûteux(15 euros/m2/10 cm d'épaisseur) soit 12 000 euros d'isolant.
3) il faut par ailleurs isoler avec de l'EPDM qui reste le point le plus délicat du bassin (étanchéité)
4) Enfin la partie supérieur du bassin reste sensible car flottante et devant être étanche également au intempéries.

Je vous laisse le fichier Excel que j'ai réalisé à partir de l'exercice du bassin de stockage en pièce jointe et qui permet d'évaluer les pertes d'un bassin ou ballon de stockage thermique. Vous pourrez voir ainsi simplement l'influence des paramètres externes (température de l'eau, température de l'extérieur, épaisseur de l'isolant,volume du bassin....)
On pourrait poursuivre en évaluant un ROI et évaluer à partir de quelle quantité d'eau le bassin devient rentable....

Pour l'heure, à défaut d'avoir évalué l'ensemble des cas intéressants, je n'arrive pas à voir l’intérêt, hormis éventuellement avec l'association d'une PAC donc exercice à poursuivre....
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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Dim Sep 25, 2016 19:47 pm

Bonjour Lilian,

lilian07 a écrit:Pour le bassin, ça demande aussi pas mal de réflexion et de travail (toutefois beaucoup moins que le BTES).Rien n'empeche de mener l'étude en parallèle.
Il faut je pense pouvoir l'isoler sur toutes ses faces (type tank stockage) moins éventuellement le fond.

Justement non, c'est là l'objet de la simulation. Démontrer que l'isolation en terre est inutile (la partie la plus difficile à isoler), en raison des propriétés de diffusion de la terre, à condition de bien isoler le pourtour.
Les bassins aux parois isolées sur tes schémas résultent plus d'un travail d'intuition que d'une vraie étude des propriété de diffusion en terre.

Sur ce schéma on peut voir le bassin avec l'isolation (en gris) telle que je la conçois:

petit_bassin.GIF


Avec une hauteur de 2m, l'inertie thermique de l'eau ne permettra pas de stocker toute l'énergie thermique apportée par les capteurs durant l'été. La température de l'eau devrait atteindre les 100° avant la fin de l'été, ce qui amènerait à injecter de l'eau froide en complément dans le bassin.
Une façon de limiter cette perte d'énergie, consisterait à faire circuler l'eau du bassin via des tuyaux (en noir sur le schéma) placés sur le pourtour, à quelques centimètres en terre, sous l'isolation.
Cela aurait pour effet de préchauffer la terre en périphérie du bassin l'été pour en réduire la déperdition l'hiver.

lilian07 a écrit:Ensuite faire un système isolant flottant type planché chauffant noir (avec vitre polycarbonate) pour capter les 100m2 de soleil.
Dans ma recherche du capteur solaire robuste et à très bas coût ,j'étais arrivée à la réalisation d'un capteur type plancher chauffant noir avec PER noyé au pas de 5cm dans une faible épaisseur de mortier béton 2cm (inertie de 10 minutes mais capteur low cost indestructible à 22 euros/m2 avec plaque de polycarbonate pour la performance à mi saison).

Oui, sauf pour le polycarbonate. Le polycarbonate a l' inconvénient de réfléchir la lumière lorsqu'il est exposé avec un angle rasant et de mal vieillir.
On trouve sur "le bon coin" des feuilles de verre à 8 ou 10 € le m² (en tapant "verre serre").
C'est du verre dépoli récupéré sur d'anciennes serres agricoles. Il a la propriété d'avoir une meilleure transparence lorsqu'il est éclairé avec un angle rasant, c'est un verre conçu pour cet usage. C'est important pour un capteur posé à plat en hiver.
On peut tester cette propriété en plaçant le verre face au soleil et en le faisant pivoter sur lui-même, tout en observant le seuil où son ombre projetée au sol s'opacifie.
Le verre c'est un investissement à vie, sauf intempéries.
L'essentiel du coût matériel de ce projet réside dans l'isolation.

lilian07 a écrit:Avec l'approche du double emploi fermeture du bassin et capteur low cost on arrive à quelque chose de très intéressant.
Il faut pouvoir rendre étanche le tout (bâche EPDM).


Oui c'est tout l'intérêt du bassin avec capteur sur le dessus. Combiner l'isolation et le support du capteur avec celui du bassin.
L'étanchéité est l'un des problèmes techniques de ce projet.

Edit: nos deux messages se sont croisé.

Je viens de lire en diagonale le pdf que tu as posté.
Et sauf erreur de ma part, cette étude omet complètement le calcul de la déperdition en terre, qu'elle considère comme un conducteur thermique parfait. C'est affligeant!
Si telle était le cas, tu aurais certainement raison, il serait inutile de vouloir stocker de l'eau chaude en terre sans isolation complète. Mais ce n'est heureusement pas le cas. :)
Une étude de ce type doit ce faire sérieusement et n'est pas à la porté du premier venu. C'est une des raisons qui freine le développement de ce type de projet.
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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Lun Sep 26, 2016 10:48 am

Merci Christophe68.
Merci pour la critique. J'ai choisit l'approche d'un isolant typique (type Ballon ECS) pour évaluer une situation de perte sans prendre en compte la diffusion trop complexe pour moi.
Cependant avec ce genre d'équation différentielle pour le cas d'un Ballon tampon nous pouvons réaliser une approche minorante et majorante Soit :
Cas parfait une simple isolation de 30 cm de PSE sur le haut du bassin (pas de diffusion on considère que la chaleur n'évolue plus dans la terre donc pas de pertes par le fond et sur les cotés) : même expérience 1 septembre, 70° dans le bassin,pas d'injection de calories entre temps et on se projette plus loin à 3 mois au 1 décembre.
Nous optenons une pertes de 16% avec une plus grande réserve (moins d'isolant) soit : 8 Mwh restant.
2eme cas défavorable isolant sur toute les faces : moins de réserve : 54% de pertes et 3,3 Mwh restant.

Visiblement la réalité ne peut se situer qu'entre les 2 situations à terme (perte par diffusion stabilisé).
Le ROI avec le schéma le plus favorable et sans prendre en compte l'étanchéité (bassin parfait étanche, je pense que c'est presque réaliste car il conserve l'eau)
PSE : 6000 euros (140 m2 de 30 cm)
Dalle flottante : 3000 euros si je prends le polycarbonate de serre à 6 euros/m2 (il faut peut être voir une dalle sans verre mais je doute du rendement, en révanche extrême simplicité).

Je pense que l'optimisation du coût et de la fonctionnalité doit venir de ce fameux isolant de surface et qu'il n'est pas forcement nécéssaire de mettre un EPDM d'étanchéité ce qui serait une des clés pour rendre le système fiable et rentable dans le temps.

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Lun Sep 26, 2016 21:03 pm

lilian07 a écrit:Visiblement la réalité ne peut se situer qu'entre les 2 situations à terme (perte par diffusion stabilisé).

Oui c'est ça. La terre n'est ni un isolant ni un conducteur thermique parfait. Et c'est ce dernier paramètre qu'il est important et difficile de maîtriser pour évaluer la faisabilité du projet.
Je peux développer un programme spécifique pour cela, mais c'est un travail long (que j'avais déjà envisagé dans le passé, puis abandonné, étant déjà pas mal occupé) que je peux réaliser, avec en vue une éventuelle exploitation commerciale ultérieure. Je suis prêt à réaliser ce travail s'il y a du répondant derrière avec un projet concret et que ce ne sera pas juste un travail en vainc. D'où ma proposition précédente. :-)

lilian07 a écrit:Le ROI avec le schéma le plus favorable et sans prendre en compte l'étanchéité (bassin parfait étanche, je pense que c'est presque réaliste car il conserve l'eau)
PSE : 6000 euros (140 m2 de 30 cm)
Dalle flottante : 3000 euros si je prends le polycarbonate de serre à 6 euros/m2 (il faut peut être voir une dalle sans verre mais je doute du rendement, en révanche extrême simplicité).


Le bassin devrait être étanche (hormis l'évaporation), vu que c'est sa fonction. S'il est alimenté par un ruisseaux, il sera évidemment indispensable de dériver l'eau à bonne distance.

Pour le PSE, j'avais tablé sur un prix plus bas, de l'ordre de 80€ le m3 en prix de gros vue les quantités, mais ça peut aussi dépendre des régions vu l'encombrement du transport.

J'avais préconisé 30cm, bon compromis pour un grand bassin intersaison de 10m de haut.
Vu la faible hauteur d'eau ici et la réduction de l'inertie thermique correspondante, il faudra probablement prévoir plus, ce sera la simulation qui nous l'indiquera.
Avec pour exemple une couche de 40 cm sur le bassin et une couche de 30, 20 et 10cm en dégradée sur les 3 premiers mètres de la périphérie, j'arrive à 68m3.

J'avais compté au dégrossi 10.000€ de matériel dont une bonne moitié pour l'isolation.
Ce qui n'est pas trop mal lorsqu'on sait que certains installateurs osent demander ce prix pour l'installation d'un gros ballon d'eau chaude.

Le PSE comme la plupart des matériaux plastiques y comprit le PE a l'inconvénient de mal supporter la chaleur. Passé les 85°, il se ramolli et surtout il rétrécit (cette propriété est utilisé avec les gaines thermo-rétractables). Ce point est appelé phase de transition vitreuse. Ce seuil n'étant pas brutal, il faut garder une marge de sécurité, car même si le PSE est réputé imputrescible et résistant à l'eau à température ambiante, la chaleur accélère les réactions chimiques. Il est donc recommandé de ne pas dépasser les 70°.
Avec d'autres matériaux plus coûteux comme la laine de roche on devrait pouvoir (à vérifier) monter à 100°. Mais ça compliquerait la réalisation, car plus question de poser des dalles isolantes à même l'eau. Et ça obligerait aussi à revoir la tuyauterie (surcoût matériel).
Ce point doit être prit en compte dans le calcul du stockage thermique.

Pour le capteur lui-même il est hors de question d'utiliser une dalle nu. Car le soleil de l'été ne sera pas suffisant pour stocker suffisamment de chaleur pour la saison de chauffe. Il sera donc nécessaire d'avoir un capteur suffisamment performant pour pouvoir monter en température durant l'hiver. D'où ma réticence au polycarbonate. Le capteur doit être soigné, le verre me semble un minimum (A moins que des utilisateurs partisans du polycarbonate ne me contredisent). Un double vitrage serait même utile si on voulait monter à 100°.

En cherchant sur le sujet je suis tombé sur ce doc intéressant concernant le stockage en terre:
http://www.ineris.fr/centredoc/drs-15-1 ... 686361.pdf
L' ATES de 75000 m3 utilisé comme modèle pour l'exercice sur le lien pdf de ton précédant message y est décrit en page 21. Il mesure en réalité 88m sur 113m (ce qui est plus logique) et est isolé en terre par une simple géomembrane (membrane d'étanchéité en PE) ce qui est plus rationnel. :-)

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Mar Sep 27, 2016 19:37 pm

Bonjour,
Pour le logiciel de calcul dans le cas d'un bassin ce n'est peut être pas nécessaire,il suffit d'encadrer un min et max comme j'ai fait par le résultat de l'équa diff et ensuite éventuellement arbitrer avec une 3eme valeur juge du genre de celle qu'on retrouve au Chapitre 5 du doc pdf que tu as fournis (pertes d'un acquière).
Ce ne sera pas précis comme un programme mais ce sera à mon sens suffisant pour évaluer la faisabilité et rentabilité.

Pour moi et avec ce que j'ai compulsé jusqu'à présent aucune des solutions n'est à exclure même à l'échelle d'une "résidence" (BTES, ATES, bassin de rétention...)
Ce sont juste des solutions qui conviennent plus ou moins à l'environnement local et météo du lieu incriminé.

Il y a même des personnes dans le bâtiment qui regarde la possibilité de réaliser un espèce de stockage sous dalle à 2m pour bénéficier du déphasage et du front de chaleur résiduelle.

Quand aux chercheurs du BRGM ils m'ont répondu et en aucun cas n'ont exclu la faisabilité.

Je pense qu'un projet pilote doit permettre de démontrer la faisabilité et je pense que j'ai presque atteint cette limite.

Pour moi il faut encore :
Pour le bassin de stockage :
1) affiner un peu le fichier excel avec un 3eme calcul médian permettant de déterminer la balance plutôt sur le min ou le max que j'ai calculé; ce qui permettrai d'évaluer un ROI.
2) réduire les coûts de l'isolant ou de la structure (je pense toujours que le bassin n'a pas forcement besoin d'un EPDM fragile sur les cotés et le fond,c'est le point faible d'un bassin de stockage)
3) comparer avec le BTES qui n'est pas moins coûteux pour le moment.
4) résoudre le problème de la limite du PE et PSE (peut être solution avec isolant mou mais avec structure flottante...)

Je vous met en ligne enfin logiciel de simulation uniquement dédié au BTES et forage géothermique par PAC qui en version gratuite permet de modéliser l'ensemble des BTES et puit geothermque avec ou sans injection de calories.

http://www.hetag.ch/ews_fr.html (doc en anglais et programme en français simple d'utilisation pour celui qui connait les paramètres physiques du sol....)

Limite BTES (les forages sont fixé à 20m) mais pour moi ce n'est pas une contrainte.

Il faut encore que je poursuive pas mal de recherche pour réduire les incertitudes de réalisation et de calcul (mais pour les calculs ca commence à me convenir plutôt bien...)

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Ven Sep 30, 2016 14:02 pm

lilian07 a écrit:Pour le logiciel de calcul dans le cas d'un bassin ce n'est peut être pas nécessaire,il suffit d'encadrer un min et max comme j'ai fait par le résultat de l'équa diff et ensuite éventuellement arbitrer avec une 3eme valeur juge du genre de celle qu'on retrouve au Chapitre 5 du doc pdf que tu as fournis (pertes d'un acquière).
Ce ne sera pas précis comme un programme mais ce sera à mon sens suffisant pour évaluer la faisabilité et rentabilité.

Je suis d'accord pour dire que l'on peut se passer de logiciel, mais à condition de bien maîtriser le sujet. Le problème ici c'est que la fourchette à la base est énorme et qu'on ne peut pas se contenter de prendre une valeur médiane. On peut y aller au culot, mais le principal risque est de se retrouver avec une installation sous-dimensionnée.
Le logiciel joue aussi un rôle pédagogique. Il permet d'avoir une représentation graphique de la dispersion thermique en terre, de faire varier des paramètres en mesurant leurs impacts. De mettre la réalisation du projet à la porté de quelqu'un sans l'obliger à acquérir un lourd bagage en mathématique. Il permet au novice d'éviter de commettre des erreurs, la plus courante étant de penser que le bassin doit être couvert sur toutes ses faces.
Pour le logiciel ce n'est pas un problème pour moi, s'il y a un projet sérieux derrière. La seule chose dont j'ai besoin, c'est de temps. Mais ce n'est pas un problème, de toute façon c'est raté pour cet hiver. Il faut que ton projet soit concrétisé au printemps prochain si tu veux l'utiliser l'hiver suivant.

lilian07 a écrit:Pour moi il faut encore :
Pour le bassin de stockage :
1) affiner un peu le fichier excel avec un 3eme calcul médian permettant de déterminer la balance plutôt sur le min ou le max que j'ai calculé; ce qui permettrai d'évaluer un ROI.
2) réduire les coûts de l'isolant ou de la structure (je pense toujours que le bassin n'a pas forcement besoin d'un EPDM fragile sur les cotés et le fond,c'est le point faible d'un bassin de stockage)

Le bassin est normalement isolé à l'intérieur, mais il faut impérativement évacuer l'eau de pluie avec une canalisation. La nappe d'isolation en PE n'a pas besoin d'être très épaisse, son prix est secondaire.
Pour le ROI, je ne connais pas ta situation. Il y toujours moyen de trouver des solutions quand on est débrouillard. Récupérer du PSE provenant des chutes de chantier, déstockage etc...
Il y a une vieille serre agricole à démonter par chez nous en ce moment. 273m² de verre pour 1000€:
https://www.leboncoin.fr/materiel_agric ... htm?ca=1_s
Tu brades l' excédant et tu as ton verre gratuit. ;-) Mais ce n'est pas forcément la meilleure solution si tu compte le temps passé, c'est à toi de voir.
Dans le calcul du ROI il y a aussi la prise en compte de la durée de vie de l'installation. Tu peux avoir un ROI de 5 ans avec des problèmes au bout de 5 ans ou un ROI de 8 ans avec une durée de vie de 50 ans sans entretien majeur.

lilian07 a écrit:3) comparer avec le BTES qui n'est pas moins coûteux pour le moment.

Le principal avantage c'est l'économie de la PAC. Une PAC de bonne facture, c'est 10.000€ pour une durée de vie du compresseur de 20 à 30 ans.
Avec une consommation électrique réduite de 97 à 98% contre 80% dans le meilleur des cas pour la PAC avec BTES.
Un bassin bien conçu, c'est normalement à vie (hormis entretien mineur, pompes etc...).

lilian07 a écrit:4) résoudre le problème de la limite du PE et PSE (peut être solution avec isolant mou mais avec structure flottante...)

On peut franchir cette limite mais avec un surcoût important en construction artisanal, bac en résine avec laine de verre en panneaux rigides, double vitrage, mais ce n'est pas forcément utile, le logiciel pourra le confirmer.
La finalité est de couvrir un besoin, pas d'obtenir un rendement maximal à n'importe quel prix.
Au faite, as tu évalué ton besoin (diagnostique énergétique)?

lilian07 a écrit:Je vous met en ligne enfin logiciel de simulation uniquement dédié au BTES et forage géothermique par PAC qui en version gratuite permet de modéliser l'ensemble des BTES et puit geothermque avec ou sans injection de calories.

Il a l'aire très bien, je viens de lire le manuel en diagonale. Je n'ai pas trouvé la limitation de durée pour la version de test, tu l'as téléchargé?

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Ven Sep 30, 2016 18:01 pm

Christophe68 a écrit:Il a l'aire très bien, je viens de lire le manuel en diagonale. Je n'ai pas trouvé la limitation de durée pour la version de test, tu l'as téléchargé?

Oui je l'ai téléchargé et testé (très simple), ses limites en version basique :
-20 m pour les puits BTES
-Pas de limite en temps
-1400 Forages max
-Disposition géographique des forages à volontés (on peut même faire un plan 2D des zones de forage)
-Paramètres de sol non limitatif
-Paramètres d'injection non limitatif
-Plusieurs state horizontal possible (10 max)
-Association avec PAC possible
-Durée de simulation 20 ans

Il faut que je poursuive encore pour bien comprendre l'ensemble des paramètres avancées du programme.

Je pense que dans le cas des ATES il ne faut pas sous estimer les points problématiques, comme par exemple la fragilité de l'étanchéité(toujours le point critique de ce genre d'ouvrage), la problématique du coût de l'isolant et la difficulté de la partie couverture. En regardant de plus prêt la faisabilité de la partie supérieure, j'en suis arrivée pour le moment à la conclusion qu'une structure bois surmontée de bac acier permettrai de maîtriser relativement bien le coût avec une maîtrise également des infiltration d'eau et un isolant bien moins coûteux(type laine de verre...).

Pour le moment les grands réservoirs construits nécessitent beaucoup d'entretiens et son très coûteux ce qui augmente le ROI par le coût du maintien en condition du matériel. Les premières construction ont fait l'objet de nombreux problèmes concernant l'étanchéité.
Christophe68 a écrit:Il permet au novice d'éviter de commettre des erreurs, la plus courante étant de penser que le bassin doit être couvert sur toutes ses faces.


A mon humble avis, si on regarde bien les schémas des différents systèmes de stockage il y a bien des ATES isolés sur les 6 faces car le plus gros problème reste pour le coup la conductivité de l'eau en contact avec les faces externes du stockage et pour un bassin à ciel ouvert nous avons les plus hautes températures en haut du stockage.
Je penche aujourd'hui plutôt sur une isolation 5 faces ou 1 face très débordante dans le cas d'un bassin de faible profondeur(mon cas).

Christophe68 a écrit:Le principal avantage c'est l'économie de la PAC. Une PAC de bonne facture, c'est 10.000€ pour une durée de vie du compresseur de 20 à 30 ans.
Avec une consommation électrique réduite de 97 à 98% contre 80% dans le meilleur des cas pour la PAC avec BTES.


Pourquoi penser que la PAC est nécessaire pour le BTES, à cause de la taille critique ?, comme je l'ai évoqué les experts du BRGM m'ont permis de conclure sur la faisabilité à l’échelle d'une résidence comme la mienne (1500 litres de fioul). La PAC si elle est nécessaire pour le BTES (système de sauvegarde et qui permet d'avoir un meilleurs rendement) sera peut être nécessaire pour le bassin (exploitation des température en dessous de 30°).
Sur Econologie il y a une maison avec 60m2 de panneaux et un stockage de 70m3 à l'intérieur de la maison.

Avec l'idée d'utiliser le bassin j'en suis arrivée à la conclusion que je dois lever l'ensemble des éléments pour l'ATES et le BTES pour conclure sur le choix du projet. Je n'exclu aucune hypothèse d'autant qu'avec le simulateur BTES et la prise de contact avec les experts du projet Solargem j'arrive au bout de la problématique BTES.
Ce qui va me permettre de calculer un ROI et peut être même un temps de mise en oeuvre.

Reste à évaluer la faisabilité de l'ATES. Je pense que ça prendra moins de temps car les zones d'ombres sont moins nombreuses. Là je pourrai conclure sur le projet le plus pertinent qui sera certainement lié à la configuration du milieu. Mon bassin se trouve par exemple à 80m de la maison. La zone est ombragée durant la moitié de la journée....il faut vraiment tout vérifier avant de prendre une direction.

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Fred77 » Ven Sep 30, 2016 18:21 pm

Pour la couverture de ton bassin, j'ai pensé à une structure de serre agricole à pieds droit. Tu peux en trouver qui font 10m de large sans trop de difficulté. Il te faut des supports de culture (barres horizontales de la largeur du tunnel espacé de 2m) sur lesquels tu pourrais poser un isolant. Tu coupes les pieds pour réduire au maximum le volume. Une serre de ce type te revient entre 5 et 10€ du m². C'est prévu pour résister aux intempéries, au poids de la neige et tout et tout.
Réaliser une structure en bois d'une portée de 10m qui résiste au poids de l'isolant, de la neige, au vent, ce n'est pas évident. Il faut déjà des poutres de grosse section!!

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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar lilian07 » Sam Oct 01, 2016 9:56 am

Merci Fred pour cette idée, j'avais dans l'esprit soit des fermettes de 11m espacées de 1 ou 2 mètres soit une couverture type chevron qui se développe pas mal en maison bois (la moins coûteuse)....on trouve beaucoup de fermette d'occasions avec les bacs aciers...ça se monte rapidement, simplement et ça permet de résister en première approche à 100 kg/m2 pour un prix d'environs 15 euros/m2 sans isolant, les coefficients de sécurité sont moins important dans ce cas car il n'y a pas d'habitant en dessous. La neige est plutôt rare dans le coin et le bac acier permet de mieux résister à ce type d’intempérie. Autre point important le bac acier noir permet de réaliser une couverture captante optimum avec une couverture e polycarbonate ou type serre agricole comme celle du post précédent en type toiture monopente multiple de ce genre mais avec plus de pente.

toiture.png


Les aciers de serre semble être une bonne alternative car ça réunit pas mal d'avantage et puis c'est très bon marché.

Pour résumer sur l'ATES (entièrement auto construit avec durabilité sans intervention limitée) :
Je dirai pour l'heure :
-une toiture captante avec isolation et récupération de chaleur PE, Polycarbonate,bac acier, fermette, isolation 30 cm laine de verre : 35 euros/m2 (120 m2)
-de l'isolant de bordure ou de mur de bassin (PSE) : 7 euros/m2 (80 m2)
-EPDM + géotextile (200 m2) : 10 euros/m2
Pas de capteur tube

Total : 6750 euros

Dernière approche un peu grossière : puissance restituée par le toit (bac+PE+polycarbonate) 250 Kwh/an/m2 soit 20 Mwh et il me faut environs 1 m2 de ce capteur pour élever de 1° mes 200 m3 d'eau (suffisant pour dans mon cas pour atteindre mes 70° (capteur PE avec ensoleillement de 50% de la journée sur 80m² de capteur) : rendement du capteur 20 euros/m2 pour 250 kwh/an

Le temps de montage n'est pas évalué car je n'ai pas suffisamment d'expérience dans le domaine de la couverture mais je pense qu'en 10 jours à 2 c'est jouable.

Je dois avouer que pour une première approche c'est encourageant.
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Re: [projet] Stockage intersaison

Messagepar Christophe68 » Sam Oct 01, 2016 15:39 pm

lilian07 a écrit:A mon humble avis, si on regarde bien les schémas des différents systèmes de stockage il y a bien des ATES isolés sur les 6 faces car le plus gros problème reste pour le coup la conductivité de l'eau en contact avec les faces externes du stockage et pour un bassin à ciel ouvert nous avons les plus hautes températures en haut du stockage.

Je n'ai pas connaissance d'ATES isolés thermiquement sur les 6 faces.
Pour le gradiant de température on appelle cela la stratification. C'est généralement un effet recherché, mais on peut le casser facilement sur un petit bassin.

lilian07 a écrit:Pourquoi penser que la PAC est nécessaire pour le BTES, à cause de la taille critique ?, comme je l'ai évoqué les experts du BRGM m'ont permis de conclure sur la faisabilité à l’échelle d'une résidence comme la mienne (1500 litres de fioul). La PAC si elle est nécessaire pour le BTES (système de sauvegarde et qui permet d'avoir un meilleurs rendement) sera peut être nécessaire pour le bassin (exploitation des température en dessous de 30°).

Oui. Les experts du BRGM n'ont probablement pas eu le temps d'approfondir ton cas particulier.
Dans les deux cas il y a un problème de taille critique. Mais dans le cas du bassin elle est repoussée pour plusieurs raisons par ordre d'importance.
La première est que l'eau est un fluide, ce qui évite l' hystérésis du BTES.
La seconde est que la capacité thermique de l'eau est plus importante, ce qui permet de réduire la profondeur donc la surface de paroi périphérique.
La troisième est la circulation de l'eau en périphérie qui contribue au réchauffement de la terre sur le pourtour.
La quatrième est la géométrie de la structure qui s'apparente en première approche à un disque (propagation linéaire), avec une conséquence favorable sur la diffusion.

Je viens de tester le logiciel EWS (voir plus haut).
Il a l'aire très puissant. Il demande quelques connaissances de base, pour son utilisation (le développeur donne des cours).
J'ai fais une simulation avec 3 puits (de 20m) disposés en triangle, distants de 30cm (ton idée), avec 3 semaines d'injection à raison de 10kw pendant 6heures par jours (35m²), suivie d'une semaine de repos.
Coaxial 80mm, terrain calcaire, température initiale de la terre 12°, débit d'eau 1kg/s.
Résultat:
3sondes_triangle.GIF

En bleu la température d'injection, en rouge la température de retour.

On vois bien le problème de l'hystérésis (les pics). Lorsqu'on pompe les calories on a les pics opposés (vers le bas). Ce problème n'existe pas avec le bassin.
Après seulement une semaine de repos, la température est retombée à 14°.
La dispersion en terre est trop rapide avec cette configuration. J'ai testé un réseau plus grand avec 100 sondes (10*10), en augmentant la puissance d'injection, et on monte plus facilement en température. Rien de nouveau pour moi, le logiciel confirme ce problème de dimension critique.
Tu peux t'amuser avec, il y à de quoi faire. :-)
Un point important avec ce logiciel, ne pas oublier de configurer la "g - fonction" correspondante au nombre et à la disposition des sondes, pour une simulation réaliste (onglet Sondes).

lilian07 a écrit:Mon bassin se trouve par exemple à 80m de la maison.

C'est ennuyeux, il te faudra creuser une tranché de 80m et parfaitement isoler les tuyaux si tu ne veux pas perdre la moitié de la chaleur en cours de route.

lilian07 a écrit:La zone est ombragée durant la moitié de la journée....

Il faut élaguer le coté sud si tu veux utiliser ce bassin, on ne peut pas laisser un capteur solaire à l'ombre la moitié du temps. :roll2:

lilian07 a écrit:Dernière approche un peu grossière : puissance restituée par le toit (bac+PE+polycarbonate) 250 Kwh/an/m2 soit 20 Mwh

L'apport solaire, 120MWh/an sur 100m², correspond à 8 fois ton besoin (15MWh/an).
Je tablais plutôt au dégrossi à 45 MWh récupéré, pour aboutir au 15MWh final en tenant compte des pertes.
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