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« Étude de cas : La géothermie passive ou puits canadien… Une énergie renouvelable

en tout temps »

Colloque Multi ÉnergiesAvril 2016

PRÉSENTÉ PAR:: Michel Tardif ing.

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• Le bâtiment• Equipe• Approche• Résultats• Conclusion• Autre projet de recherche

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Le bâtiment en chiffre

79.7 kwh/m2

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Equipe et collaborateur

Equipe de recherche: CanmetEnergy: M. Tardif, M. Mottillo, M. Lubun Conseil nationale de recherche du Canada: B. Ouazia, D. Booth

Collaborateurs: Lund University (Sweden): B. Nordquist Earth Rangers: A Schonberger, B. Sverkas, Julian Tersigni

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Approche

Earth Pipe#1

(South)

Earth Pipe#2

(Middle)

Earth Pipe#3

(North)

Earth Pipe Sensor Deployment Plan28 November 2013DGBEarthPipeSensorDeployment_20131128.vsd

Intake Shaft #2(Upstream)

Intake Shaft #1(Downstream)

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S5

S6

S7

SFT 1

SFT 2

SFT 3

SFT 4

ET 1

ET 2

ET 3

ET 4AT1

Plan View of Pipes Cross-sectional of Pipes

AT1

RH1

AS1

ET 1

AT1

RH1

AS1

ET 1

Instrumentation et mesurage continu des températures dans les consuits• 3 des 9 conduits selectionnés (les conduits situés aux extrémités et le conduit central)• Sondes deployées dans 3 sections de chaque conduit d’une longueur de 20 mètres

chacun ( soit à l’entrée, au centre, et à la sortie des conduits)

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Approche

Pipe # Section #HOBO Model HOBO

SNAir

Temperature RH Air speedInterior Surface

Temperature

Earth Temperature

1

1 U12-013 9704949 1 1 1 0 1

2 (midpoint)

U12-013 9704950 1 0 0 0 0

U12-006 1282843 0 0 0 4 0

U12-006 1282832 0 0 0 0 4

3 U12-013 9704951 1 1 1 0 0

2

4 U12-013 9704952 1 1 1 0 1

5 (midpoint)

U12-013 9704953 1 0 0 0 0

U12-006 1282831 0 0 0 4 0

U12-006 1282829 0 0 0 0 4

6 U12-013 9704955 1 1 1 0 0

3

7 U12-013 945802 1 1 1 0 1

8 (midpoint)

U12-013 908261 1 0 0 0 0

U12-006 1282838 0 0 0 4 0

U12-006 1113172 0 0 0 0 4

9 U12-013 945810 1 1 1 0 0

Total: 9 6 6 12 15

Instrumentation:• Sondes (température de l’air, HR,

vitesse de l’air, temperature de surface ( béton), temperature du sol)

• Transmission des données via capteurs de données Zigbee à communication sans fil

• Capteurs de données reliés à un ordinateur portable permettant un téléchargement à distance en tout temps

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RésultatsProfil de température du sol

Données mesurées

10

0o

270o 90o

180o

11

12

13

14

0o

90o

180o

270o

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Gradient de températureen hiver et en été

Le gradient de température est la différence de température mesurée entre l’entrée d’air extérieure ( YYT) et la sortie de chaque

conduit sous-terrain

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Contribution du caniveau vs conduit sous-terrain

L’air va circuler sur une distance de 160 mètres entre la grille d’entrée d’air et le ventilateur d’alimentation. Les conduits sous-terrains ont une longueur de 20 mètres.

Espace non chauffé

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Y a-t-il une différence de performance entre les conduits?

Résultats d’hiver et d’été des 3 conduits

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29

-10,00

-5,00

0,00

5,00

10,00

15,00

Pipe 1 pipe 2 pipe 3 pipe 1 pipe 2 pipe 3

temperature

gradient

C

Temperature gradient of culvert vs pipe 1,2,3 Summer & winter condition

pipe second half

pipe first half

Culvert upstream

Summer

Winter

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Vitesse de l’air et gradient de température

Est-ce que la vitesse de l’air est un paramètre important pour la performance des conduits sous-terrains?

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Month P1 condensation (h) P2 condensation (h) P3 condensation (h) Total hours June 278 317 289 681July 201 269 221 744August 202 289 231 744Percentage condensation Time 31.4% 40.3% 34.2%

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Validation du modèle de conduit sous-terrain

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Modelling the Earth Tube

• Created one zone model in OpenStudio/EnergyPlus to represent culvert at exit of earth tubes

• Determine the soil characteristics that will give us good agreement between ground temperature at outer surface of earth tube predicted by model and monitored ground temperature (pipe 1)

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Choose ‘Bare and Arid’ soil condition

Next steps:• Compile monitored data to get hourly airflow schedules and tube inlet temperatures (inputs to E+ model)• Compare model predicted earth tube exit temperatures to actual exit temperatures• Determine impact of system parameters (airflow, operating schedule, etc) on performance• Model validation used to understand system and investigate feasibility of technology for other building types;

also to establish design guidelines in the future

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Impact économique (estimatif )

Sur la base des données recueillies de janvier à février 2014 pour des volumes d’air de 4000 l/s, le gain annuel se situe aux environs de 15 000$

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ConclusionCes résultats confirment l’efficacité de cette stratégie passive durant

la saison hivernale et de façon moins marquée durant la saison estivale. Les résultats montrent un réchauffement signification de l’air à la sortie des conduits par grand froid. L’amélioration du transfert de

chaleur est possible en équilibrant les débits d’air des 9 conduits.

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Autre projet de recherche

University of Toronto Scarborough Campus

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Etude de terrainL’étude débute à l’été 2016 L’objectif est de développer un guide de conception des conduits sous-terrains en climat froid. Les données de UTSC serviront à valider le modèle.

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Merci!

ColloqueMulti ÉnergiesAvril 2016

Michel Tardif ing.