Conception, dimensionnement et fonctionnement d'une pompe à chaleur géothermique à assistance solaire pour les communautés nordiques du Nunavik

• Main Author: Maranghi, Florian
• Other Authors: Gosselin, Louis, Raymond, Jasmin
• Format: Other/Unknown Material
• Language: French
• Published: 2022
• Subjects: Pompes géothermiques > Conception et construction; Kuujjuarapik; Nunavik; Whapmagoostui
• Online Access: https://hdl.handle.net/20.500.11794/103243

Le Nunavik compte 14 communautés autochtones isolées dépendant massivement de la combustion du diésel pour générer leur électricité et répondre aux besoins en chauffage de leurs habitations et de leurs bâtiments publics. Le présent mémoire évalue la capacité des pompes à chaleur géothermique à assistance solaire à réduire la consommation de diésel associée au chauffage, en milieu nordique, au sein des réseaux autonomes. Pour ce faire, une configuration de ce système incluant une assistance solaire photovoltaïque a été proposée afin de répondre aux besoins en chauffage d'un logement situé dans la communauté de Whapmagoostui-Kuujjuarapik, au Nunavik. Un modèle numérique du système de chauffage a été développé sous TRNSYS et les simulations ont permis de connaître l'évolution de ses performances pendant dix années d'exploitation, pour une configuration particulière incluant un échangeur géothermique d'une longueur totale de 260 m et des panneaux photovoltaïques d'une puissance installée de 9 kW. Le fonctionnement du système, les flux d'énergie et la température du fluide dans les différents composants ont également été détaillés. Une étude sensibilité a ensuite permis de montrer l'influence de cinq paramètres de conception sur les performances globales du système au bout de dix années d'exploitation. Les conceptions dotées d'une assistance solaire permettent de réaliser des économies de diésel de 48 à 69% au bout de dix années d'exploitation. En revanche, une analyse économique a révélé que ces systèmes sont très coûteux en raison des batteries et des panneaux photovoltaïques, et qu'ils nécessitent un horizon d'au moins 50 ans et des conditions économiques favorables pour devenir rentables. Enfin, une modification de la méthode de dimensionnement de l'ASHRAE a été proposée. Elle permet de prédire la longueur requise d'échangeurs géothermiques avec une précision de ±31% pour l'ensemble des systèmes simulés, pour une durée d'exploitation de dix ans. Nunavik has 14 isolated indigenous communities that heavily rely ...