Mesures et optimisation de l’installation avec pieux énergétiques du Dock Midfield de l’aéroport de Zürich. Rapport intermédiaire

Pahud, Daniel and Hubbuch, Markus (2006) Mesures et optimisation de l’installation avec pieux énergétiques du Dock Midfield de l’aéroport de Zürich. Rapport intermédiaire. Project Report. UNSPECIFIED.

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Abstract

Le Dock Midfield est le nouveau terminal E de l’aéroport de Zürich. Avec une longueur de 500 m sur une largeur de 30 m, il a été construit dans le triangle des pistes dans le cadre de la 5e étape de développement de l’aéroport. En raison de mauvaises conditions géologiques (terrain meuble formé par d’anciens fonds lacustres), le bâtiment a dû être construit sur 440 pieux de fondation. Les pieux sont de gros diamètres (de 90 à 150 cm) et sont fichés dans une couche de moraine de fond située à environ 30 mètres de profondeur. Dans le but de contribuer au chauffage et au refroidissement du bâtiment, plus de 300 pieux sont utilisés en pieux énergétiques. Le bâtiment a été mis en service en automne 2003. Les mesures de l’installation utilisant les pieux énergétiques ont débuté en octobre 2004 pour une durée de 2 ans. Des problèmes avec l’acquisition des mesures réalisée avec le système de contrôle du bâtiment ont demandé beaucoup plus d’effort pour leur traitement. Des corrections ont été apportées pour combler les trous de mesure. Toutes les mesures ont été contrôlées et analysées pour la première année de mesure, soit d’octobre 2004 à septembre 2005. Le bilan énergétique du système, et en particulier les demandes d’énergie annuelles de chauffage et de refroidissement sont proches des valeurs établies durant la phase de planification. D’autre part, les performances thermiques du système sont très bonnes. Ceci confirme la nécessité et le bien fondé d’une planification détaillée et soigneuse de ce type de système, et d’une procédure de dimensionnement basée sur des études détaillées, incluant deux tests de réponse géothermiques, des simulations thermiques dynamiques du bâtiment et du système avec pieux énergétiques. La demande d’énergie de chauffage a été mesurée à 3'050 MWh/an, dont 2'310 (76%) couvert par la pompe à chaleur (PAC) couplée aux pieux énergétiques. Le reste est assuré par le réseau de chauffage à distance. Le coefficient de performance annuel (COPA) de la PAC est établi à 3.7. Le niveau de température annuel moyen à l’entrée de l’évaporateur est mesuré à 9°C et à 40°C à la sortie du condenseur. La demande de refroidissement, mesurée à 1'210 MWh/an, est couverte à raison de 460 MWh/an (38%) pour satisfaire des besoins de chauffage, 580 MWh/an (48%) par geocooling et 180 MWh/an (14%) avec la PAC utilisée comme machine frigorifique. L’efficacité annuelle de cette dernière (EffCOMA) est basse (2.3) relativement à l’efficacité annuelle de geocooling (GeoCool), dont la valeur est exceptionnellement bonne (44). L’efficacité globale annuelle du système (SystEff), définie par l’énergie thermique en chaud et en froid délivrée par le système divisée par l’énergie électrique totale pour le faire fonctionner, est proche de 5. Le bilan énergétique des pieux montre que 39% de l’énergie annuelle extraite est réinjectée par geocooling. Cette valeur est compatible et conforme aux prédictions établies lors de la phase de planification du système. Rapportées par mètre linéaire de pieu, la puissance moyenne et l’énergie annuelle extraite ont été établies à respectivement 38 W/m et 183 kWh/(m an). En injection de chaleur, et donc pour le geocooling, ces valeurs sont de 19 W/m et 71 kWh/(m an). Un potentiel d’amélioration existe avec la distribution de refroidissement. Il est quantifié en supposant que la machine frigorifique n’aie pas besoin d’être mise en marche. Avec cette hypothèse l’efficacité globale du système augmenterait de 4.9 à 5.4. Ceci impliquerait que la température de départ dans la distribution de refroidissement, fixée actuellement à 14°C, puisse être augmentée. On peut relever que la température de retour dans la distribution de refroidissement, prévue à 21 °C dans la phase de planification, est mesurée à seulement 17 °C, ce qui laisse entrevoir un potentiel d’optimisation.

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