Pieux échangeurs - QN EPFL. Etude préliminaire de faisabilité technique et économique, janvier 1998

Fromentin, Antoine and Pahud, Daniel and Laloui, Lyesse and Moreni, Matteo and Kapp, Christoph (1998) Pieux échangeurs - QN EPFL. Etude préliminaire de faisabilité technique et économique, janvier 1998. Project Report. UNSPECIFIED.

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Abstract

Un pieu échangeur est un pieu de fondation dans lequel un tube ou un réseau de tubes a été installé, de manière à pouvoir faire circuler un fluide caloporteur pour échanger de la chaleur avec le sous-sol. Un ensemble de pieux échangeurs, généralement raccordé à une pompe à chaleur (PAC), permet d’extraire la chaleur du sous-sol pour satisfaire des besoins de chaleur en hiver et d’y rejeter des charges thermiques issues de la production de froid en été. Le but de la présente étude est de montrer la faisabilité technique et économique du projet d’équipement de pieux échangeurs pour le bâtiment AI du quartier Nord de l’EPFL. Sur la base des informations à disposition, le surcoût engendré par le système de pieux échangeurs est évalué, et les performances énergétiques sont obtenues par de multiples simulations numériques. D’autre part, l’impact sur le comportement statique du système de fondation est également estimé. Les résultats obtenus sont énumérés ci-dessous. Ils doivent néanmoins être considérés avec prudence, compte tenu des hypothèses effectuées et des incertitudes sur certaines données. • Le concept de système de chauffage avec pieux échangeurs est applicable au bâtiment A.I. Toutefois le système de chauffage doit être bivalent, puisque la longueur totale des pieux échangeurs à disposition ne permet pas de couvrir entièrement la demande d’énergie de chauffage du bâtiment. Un appoint avec le réseau de chauffage à distance (CAD) est nécessaire. • Une pompe à chaleur de 80 kW couplée sur les pieux permet de délivrer environ 370 MWh/an de chaleur dans le bâtiment, soit la moitié de la demande d’énergie de chauffage annuelle. Le reste (370 MWh/an) doit être couvert par le réseau de chauffage à distance, avec une puissance thermique maximale d’environ 260 kW. La totalité de la demande d’énergie de refroidissement du bâtiment, soit 105 MWh/an, est couverte par le système des pieux échangeurs. • Le surcoût occasionné par la mise en oeuvre du système de chauffage et de refroidissement avec pieux échangeurs (y compris la pompe à chaleur), mais sans les distributions d’énergie (calorifique et frigorifique) dans le bâtiment, est de l’ordre de 400’000 CHF. Le coût de l’énergie thermique est estimé dans une fourchette comprise entre 9 et 12 ct/kWh. Il comprend aussi bien l’énergie thermique pour le chauffage que l’énergie frigorifique pour le refroidissement. Comparé au prix de l’énergie thermique de la centrale de chauffe de l’EPFL facturé à des tiers, le prix est 30 à 70% plus élevé. • Pour le comportement statique du système de fondation, il a été montré que les variations de température n'affectaient que faiblement la portance du sol. Même avec des températures hypothétiques extrêmement élevées (70 - 80 °C), la sécurité des fondations reste garantie. Il reste néanmoins important d'affiner les calculs en utilisant des données thermo-mécaniques propres à la géologie du site. Le fait que les pieux travaillent principalement en pointe dans la molasse contribue favorablement à la sécurité du système. Finalement, une série de recommandations sont formulées pour permettre d’aller plus loin dans le projet.

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