Système de capteurs géothermie

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Manuel technique
Système de capteurs
géothermie
Manuel technique - Systèmes de capteurs géothermie / v 1.3
Depuis 1962, le groupe RYB a acquis un savoir faire unique dans la
transformation de polymères à hautes performances. Nos systèmes
permettent le développement, le déploiement, et l’exploitation
d’infrastructures réseaux dans de nombreux domaines allant de
l’eau potable aux liaisons par fibre optique.
Présent en France à travers deux sites de production (Grenoble 38 Orléans 45) et une agence technique et commerciale (Le Bourget
du Lac 73),
RYB TERRA est sa filiale, spécialisée dans la conception, l’étude
et la commercialisation de solutions de captage d’énergie
géothermique.
Groupe français alliant tradition et innovation, RYB s’est développé
avec une exigence et un engagement hors du commun vis à vis de ses
clients et dans un souci constant de respect de l’environnement.
Ses certifications ISO9001 (management qualité) et ISO14001
(management environnemental) attestent de ces valeurs.
Manuel technique - Systèmes de capteurs géothermie / v 1.3 / page 2
Sommaire
Généralités
4
1 – Description du système
4
2 – Contrôle qualité et certification
5
3 – Service
5
4 – Capteur Terra Horizon
5
5 – Sonde Terra Extrem
8
4.1 - Spécifications techniques
4.2 - Dimensionnement
4.3 - Règle de mise en œuvre
5
6
7
5.1.1 Gamme
5.1.2 Système de raccordement du pied de sonde
5.1.3 Caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des sondes
5.2.1 Démarche administrative
5.2.2 Puissances spécifiques pouvant être soutirées par des sondes verticales en double U
5.2.3 Longueur de sonde nécessaire
5.2.4 Exemple de calcul – sonde verticale
8
8
9
9
10
10
10
11
11
5.3 - Mise en œuvre
11
5.4 - Ecarteur
11
6 – Corbeille Terra Spiral
12
7 – Pieux énergétiques Terra Structure
13
8 – Collecteurs
14
9–C
aractéristiques du fluide caloporteur (eau glycolée)
17
12
12
13
7.1 - Généralités
7.2 - Efficacité des pieux énergétiques
7.4 - Recommandations
13
13
14
14
8.1 - Collecteur pour capteurs DN20 et DN25
8.2 - Collecteur pour capteurs DN32 et DN40 10 – Manutention – Stockage – Transport
14
16
19
Manuel technique - Système de capteurs géothermie / v 1.3 / page 3
Généralités
Le sol constitue une importante réserve d’énergie calorifique. Le rayonnement solaire, les précipitations sont les principaux
fournisseurs d’énergie.
Cette énergie est constamment renouvelée, en quantité abondante.
La température du sous-sol varie en fonction des saisons mais d’une façon
très lente ce qui permet aux systèmes géothermiques à captage enterré de
fonctionner dans des conditions de rendements très nettement supérieures à
celles utilisant l’air.
Plage de température de la surface de la Terre à environ 1m de profondeur :
+ 5 à + 17°C
Plage de température dans les couches profondes : + 8 à + 12°C
Profil de température moyenne
dans le sol sur une période d’une année :
Géothermie - PAC Eau/Eau
Aérothermie - PAC Air/Eau
4,5
3,0
Coefficient de performance (COP) typique
Le présent manuel technique a pour objectif d’une part, de décrire le système de capteur géothermie RYB, et d’autre part
d’ expliquer la méthode de dimensionnement et d’installation.
1 – Description du système
Le système de capteur Géothermie RYB est réalisé avec un compound polyéthylène lui conférant ainsi une excellente
résistance à la pression et à la fissuration que ce soit à froid ou à chaud (plage de température admissible -20 °C +40°C).
Le système est composé de tube et d’accessoires permettant la mise en oeuvre complète du capteur géothermie.
Les principaux avantages du système de capteur géothermie RYB sont :
■ Ne se corrode pas
■ Haute résistance mécanique (compression, choc)
■ Haute résistance à la fissuration
■ Haute résistance aux agents chimiques
■ Installation aisée grâce à la souplesse du PEHD
■ Facile à manipuler
■ Faible rugosité, écoulement amélioré
■ Coefficient d’échange thermique optimisé
■ Résistant au chaud et au froid
■ Conditionné pour une mise en oeuvre rapide
La gamme de capteurs RYB Terra se décline ainsi ::
Pieux énergétique :
Horizontal :
Terra Structure Terra Horizon
chap. 4
chap. 7
Vertical :
Corbeille :
Terra Extrem
Terra Spiral
chap. 5
chap. 6
2 – Contrôle qualité et certification
Le capteur est contrôlé dans ses moindres détails, et, ce pendant et après sa fabrication :
■ Des matières spécialement sélectionnées en amont.
■ Des contrôles de réception et tests des matières utilisées.
■ Des inspections en production et vérification des paramètres de fabrication.
■ Des essais en laboratoire : test de tenue à l’oxydation, essai de résistance à la fissuration, de traction, de retrait
à chaud…
■ Tests réalisés par des instituts indépendants français et internationaux (Veritas, Centre Scientifique et Technique du
Bâtiment, Laboratoire Nationnal d’Essai, etc).
La durée de vie des tubes et sondes géothermie RYB est estimée à plus de 100 ans en condition d’utilisation normale.
L’usine de fabrication est sous système de Management de la Qualité certifié et conforme à la norme ISO9001 :v2000.
Les systèmes de captage géothermie RYB bénéficient d’un Avis Technique N°14/07-1207 délivré par le CSTB qui atteste de ce
niveau élevé de qualité et de contrôle.
3 – Service
■ Vaste réseau de revendeur, avec une équipe commerciale assurant un service de très haut niveau, et une présence
européenne.
■ Formations dans nos locaux ou sur chantier.
■ Service technique hautement compétent et expérimenté pouvant offrir une assistance au client qualifié.
■ Conseil et assistance sur chantier.
■ Garantie fabricant de 30 ans.
4 – Capteur Terra Horizon
Schéma d’ensemble
Tableau 1 : Gamme dimensionnelle
DN
Dext (mm)
e (mm)
PN
PE
20
20 –0 +0.3
1.9 –0 +0.3
12.5
80
25
25 –0 +0.3
2.3 –0 +0.4
12.5
80
32
32 –0 +0.3
2.9 –0 +0.4
16
100
40
40 –0 +0.4
3.7 –0 +0.5
16
100
50
50 –0 +0.5
4.6 –0 +0.6
16
100
63
63 –0 +0.6
5.8 –0 +0.7
16
100
Caractéristiques physico-chimiques et mécaniques :
■ Masse volumique sur résine de base : 955 +- 5 kg/m3
■ Indice de fluidité à 190°C sous 5kg : < 2 g/10min
■ Stabilité à l’oxydation à 200°C : t > 20min
■ Résistance à la traction : > 15 MPa
■ Résistance chimique : ISO TR 10 358
■ Conductibilité thermique : 0,45 W / m / K
■ Coefficient de dilatation : 0.2 mm / m / K
■ Chaleur spécifique : 1900 J / Kg / K
Tableau 2 : Caractéristiques du tube
Caractéristiques
Spécifications
Stabilité à l’oxydation à 200°C (NF EN 728)
t ≥ 20 min
Retrait à chaud (NF EN ISO 2505)
≤ 3% aspect conservé
Traction (NF EN ISO 6259-1 et ISO 6259-3)
Contrainte au seuil d’écoulement :
≥ 15 MPa Allongement à la rupture : ≥ 500%
Résistance à la pression à la pression hydraulique (NF EN 921)
PE80 : 80°C – 4,0 MPa - t ≥ 1000h
PE100 : 80°C – 5,0 MPa - t ≥ 1000h
Résistance à la propagation lente de fissure : essai à la virole (ISO 13480)
V ≤ 10 mm/jour
Indice de fluidité (NF EN ISO 1133)
Valeur réception +- 10%
Robustesse du tube notamment en terme de résistance à la fissuration.
Afin d’assurer la souplesse nécessaire à la mise en œuvre des capteurs horizontaux, les DN20 et DN25 sont en PE80.
Le dimensionnement d’un capteur horizontal est réalisé à partir de deux paramètres initiaux qui sont :
- L e besoin en puissance nécessaire pour chauffer ou refroidir l’habitat de la Pompe à Chaleur, appelé capacité frigorifique (Qf).
- La nature du sol qui permet de spécifier la quantité maximale d’énergie qui peut être extraite du sol en une année (q).
a. Puissances moyennes extractibles du sol en fonction de sa nature :
Sol sablonneux sec
q = 10 W/m2
Sol sablonneux humide
q = 15 W/m2
Sol argileux sec
q = 20 W/m2
Sol argileux humide
q = 25 W/m2
Sol argileux saturé d’eau
q = 30 W/m2
Dans tous les cas, la puissance d’extraction maximale annuelle ne devra pas dépasser 50 kWh/m2.
En fonctionnement normal, la température en entrée de capteur ne doit pas dépasser la plage de +-12°C par rapport à la
température du sol (en moyenne sur une semaine), le pic admissible est de +-18°C.
b. Surface de captage nécessaire, S, nécessaire :
La surface de captage est égale au rapport de la puissance frigorifique de la PAC par la puissance moyenne extractible :
S=
Qf
q
c. Longueur de tube nécessaire :
La longueur l est égale au rapport de la surface S de captage de tuyau nécessaire par le pas (tableau 3) :
l=
S
p
Tableau 3 : pas mini en fonction du DN :
DN
Pas mini, p (m)
Linéaire de tube (m/m2)
20
0,40
2.5
25
0,50
2.0
32
0,70
1.5
d. Quantité de fluide caloporteur nécessaire
La quantité de fluide qf est égale à la longueur totale du capteur multipliée par le volume métrique du tube :
qf = l x volume des tubes (litre/m)
Tableau 4 : Volume d’eau dans les tubes :
DN
20 x 1.9
25 x 2.3
32 x 3.0
40 x 3.7
50 x 4.6
63 x 5.8
Volume (l/m)
0.201
0.327
0.531
0.835
1.307
2.075
Volume pour 100m de tube (litre)
20,1
32,7
53,1
83,5
130.7
207.5
e. Exemple de calcul – capteur horizontal
Capacité frigorifique de la PAC : Qf = 11.3 kW
Type de sol : Sol argileux sec : q = 20 W/m2
Surface de captage :
S=
Qf 11300
=
= 565m 2
q
20
Choix du tube : DN20, soit un pas de : p= 0,4 m
Longueur de tube DN20 nécessaire :
l=
S 565
=
= 1412m
p 0.4
soit 14 boucles de DN20x1.9 de 100 m
Quantité de fluide caloporteur nécessaire :
qf = l x volume des tubes = 1412 x 0.201 = 284 litres
Débit du circuit d’eau glycolée :3600 l/h (donnée figurant sur la fiche technique du fabricant de la PAC)
Débit par circuit : 3600 / 14 = 257 l/h
Perte de charge du capteur DN20 x 1.9 : 201 Pa/m x 100m = 20100 Pa (d’après le tableau 5)
Remarque : P
our déterminer la pompe de circulation, il conviendra de rajouter la perte de charge du circuit d’alimentation
(entre la PAC et le collecteur), la perte de charge du collecteur et la perte de charge de l’évaporateur de la PAC.
4.3 - Règle de mise en œuvre
La profondeur de pose sera comprise entre 0,60 m et 1,50 m. Le capteur est ainsi placé dans une zone qui permet sa
régénération à partir du rayonnement solaire et des précipitations.
Le rayon de courbure a respecter est de 20 x DN. La couronne sera déroulée par l’extérieur.
Il convient de poser le capteur en prenant en compte la position des arbres et en réservant des emplacements pour d’autres
plantations ultérieures.
Les distances minimales à respecter entre les capteurs et les autres éléments du site sont :
3 mètres pour les fondations, puits, fosses septiques, évacuations,
2 mètres pour les arbres,
1,50 mètre pour les réseaux enterrés non hydrauliques.
Les eaux de pluie et de ruissellements doivent pouvoir s’écouler sur toute la surface du capteur. Cette surface ne doit donc pas
être recouverte d’un revêtement en dur (terrasse, construction…), ni traversée par des arrivées ou des évacuations d’eau.
L’emplacement choisi doit être bien exposé au soleil.
Le matériau du sol en place peut être utilisé si celui-ci est exempt de pierres pouvant endommager le tube. Dans le cas d’une
pose en présence de sols rocheux, il convient d’installer le tube sur un lit de sable. Dans tous les cas, afin de favoriser l’échange
thermique et de protéger le capteur, nous préconisons l’emploi d’un lit de sable.
Le tube devra être sous pression lors du remblaiement.
La surface du capteur peut être engazonnée, recouverte d’un massif de fleurs, de buissons ou bien servir de jardin potager.
Afin de prévenir les risques d’accidents d’endommagement du capteur extérieur lors d’éventuels travaux de terrassement
ultérieurs, un dispositif d’avertissement conforme à la norme NF EN 12 613 est mis en place sur la zone de captage. Le dispositif
avertisseur, de couleur à dominante jaune, est placé au minimum à 30 cm des tubes. Il débordera d’au moins 40cm sur la
périphérie de la surface de captage.
5 – Sonde Terra Extrem
schéma d’ensemble
5.1.1 Gamme
Tableau 5 : Gamme dimensionnelle des sondes “doubles U”
DN
Dext (mm)
e (mm)
PN
PE
Ø Pied (mm)
25
25 –0 +0.3
2.3 –0 +0.4
16
100
90
32
32 –0 +0.3
2.9 –0 +0.4
16
100
110
40
40 –0 +0.4
3.7 –0 +0.5
16
100
130
63
63 –0 +0.6
5.8 –0 +0.7
16
100
-
Le pied des sondes “double U” est disponible avec ou sans chambre de décantation.
Pied de sonde
sans chambre de décantation
Pied de sonde
avec chambre de décantation
Tableau 6 : Gamme dimensionnelle des sondes coaxiales
Tubes périphériques
DN
SDR
Dext (mm)
e (mm)
25
11
25 -0 +0.3
2.3 –0 +0,4
Ø Pied de sonde (mm)
120
Tube intérieur
40
9
40 -0 +0.4
4.5 –0 +0,6
Pied de sonde
avec pot de décantation
5.1.2 Système de raccordement du pied de sonde
Le pied des sondes Terra Extrem (Double U et coaxiale) est réalisé par soudage electrofusion. Cette technique garantie
une parfaite tenue de la sonde à long terme sous de forte pression. En effet, pour les tubes dont l’épaisseur est inférieure à
5 mm, la technique de soudage par électrofusion offre une surface soudée bien supérieure à la technique dite bout à bout.
Le coefficient de sécurité s’en trouve nettement amélioré :
Rapport entre les surfaces de soudage :
+
-
ELECTROFUSION
SOUDAGE BOUT A BOUT
DN
Longueur de soudage
Surface de soudage A1
e
Surface de soudage A2
Rapport de surface A1/A2
32
18 mm
1810 mm2
2,9 mm
265 mm2
4,26
40
22 mm
2764 mm2
3,7 mm
422 mm2
6,55
L’électrofusion permet également de conserver le passage intégral pour le fluide caloporteur au niveau de la soudure.
Le soudage bout à bout laisse un bourrelet de soudage à l’intérieur de la sonde qui perturbe le passage du fluide.
Rapport de diamètre de passage après soudure :
passage
réduit
écoulement
+
-
ELECTROFUSION
BOUT A BOUT
DN
Diamètre de passage
du tube S1
Diamètre de passage
au soudage S2
Rapport des diamètres Diamètre de passage Rapport des diamètres
de passage (S2/S1)
au soudage S3
de passage (S3/S1)
32
556 mm2
556 mm2
100 %
380 mm2
68 %
40
835 mm2
835 mm2
100 %
572 mm2
68 %
5.1.3 Caractéristiques physico-chimiques et mécaniques des sondes
Caractéristiques physico-chimiues et mécaniques :
Caractéristiques
Spécifications
t ≥ 20 min
Contrainte au seuil d’écoulement : ≥
15 MPa (PE80)
≥ 19 MPa (PE100)
Allongement à la rupture : ≥ 500%
PE100 : 80°C – 5,0 MPa - t≥ 1000h
V ≤ 10 mm/jour
Valeur réception ± 10%
Les capteurs RYB bénéficient d’un avis technique du CSTB et sont certifiés sous la Marque CSTBat. C’est une garantie de
qualité et de robustesse notamment en terme de résistance à la fissuration.
5.2.1 Démarche administrative
L’article 131 du code minier dit qu’une simple déclaration préalable doit être faite à la Direction régionale de l’industrie, de
la recherche et de l’environnement (DRIRE) pour tout forage dont la profondeur dépasse 10 mètres.
Au-delà de 100 mètres de profondeur, l’installation est soumise à autorisation administrative, qui nécessite la rédaction d’un
document d’incidence et une enquête publique.
5.2.2 P
uissances spécifiques pouvant être soutirées par des sondes
verticales en double U
Type de Sous sol
Puissance d’extraction
(pour 2400 hde fonctionnement)
Valeurs Typiques
Sol de Mauvaise qualité (sédiments secs) (l < 1.5 W/(m.K))
20 W/m
Sol rocheux normal et sédiments saturés en eau (l < 1.5 – 3.0 W/(m.K))
50 W/m
Sol rocheux d’une conductibilité calorifique élevée (l > 3.0 W/(m.K))
70 W/m
Type de sols
Gravier, sable secs
< 20 W/m
Gravier, sable conduisant l’eau
55 – 65 W/m
Argile, limon, humides
30 – 40 W/m
Calcaire (compact)
45 – 60 W/m
Grès
55 – 65 W/m
Magmatites acides (granit, par exemple)
55 –70 W/m
Magmatites basiques (basalte, par exemple)
35 – 55 W/m
Gneiss
60 – 70 W/m
(Selon prescription VDI 4640 feuille2)
En fonctionnement normal, la température en entrée de capteur ne doit pas dépasser la plage de +-12°C par rapport à la
température du sol (à 10m de profondeur en moyenne sur une semaine), le pic admissible est de +-18°C.
5.2.3 Longueur de sonde nécessaire
La longueur totale nécessaire est égale au rapport de la capacité calorifique de la PAC par la puissance d’extraction maximale :
L=
Qf
q
5.2.4 Exemple de calcul – sonde verticale
Capacité frigorifique de la PAC = 11.3 kW
Type de sol : Gravier, q = 55 W/m
Longueur de sonde :
L=
Qf 11300
=
= 205m soit 3 doubles sondes en U de 70m DN32x3.0
q
55
Débit du circuit d’eau glycolée : 3600 l/h (donnée figurant sur la fiche technique du fabricant de la PAC)
Débit par circuit : 3600 / 6 = 600 l/h
Perte de charge du capteur DN32x3.0 : 62.4 Pa/m x (2 x 70) m = 8736 Pa (d’après le tableau 5)
Remarque : Pour déterminer la pompe de circulation, il conviendra de rajouter la perte de charge du circuit d’alimentation
(entre la PAC et le collecteur), la perte de charge du collecteur et la perte de charge de la PAC.
Le forage devra avoir les dimensions minimum suivantes :
Dimension du trou de forage
DN
R mini
32
130 mm
40
150 mm
Distance entre deux forages
R
Profondeur (m)
Distance entre deux sondes (m)
Entre 20 m et 50 m
5m
Entre 50 m et 100 m
6m
Si plusieurs sondes sont nécessaires, celles-ci ne doivent pas être disposées parallèlement mais perpendiculairement au sens
d’écoulement de l’eau de la nappe phréatique.
Les tubes de la sonde devront être espacés à l’aide d’un écarteur et la sonde scellée à l’aide d’un ciment de type bentonite
afin d’optimiser l’échange thermique avec le sol. Lors du remplissage, la sonde devra être mise sous pression.
5.4 - Ecarteur
L’écarteur RYB Terra est conçu pour faire passer le tube d’injection DN25 par le coté. Simple d’utilisation,
un système de clipsage permet ensuite de rigidifier l’assemblage.
6 – Corbeille Terra Spiral
Tableau 1 : Gamme dimensionnelle
DN
Dext (mm)
e (mm)
PN
PE
25
25 –0 +0.3
2.3 –0 +0.4
16
PE 100
Longueur de tube : 100m
Hauteur : 2m30
Diamètre : 1 m
Pas d’enroulement : 8 cm
Caractéristiques physico-chimiques et mécaniques :
Caractéristiques
Spécifications
t ≥ 20 min
Contrainte au seuil d’écoulement : ≥
15 MPa (PE80)
≥ 19 MPa (PE100)
Allongement à la rupture : ≥ 500%
PE80 : 80°C – 4,0 MPa - t≥ 1000h
PE100 : 80°C – 5,0 MPa - t≥ 1000h
V ≤ 10 mm/jour
Valeur réception +- 10%
La conception de l’échangeur permet des puissances extractibles jusqu’à 1,2 kW en sol saturé d’eau.
Les puissances maximales extractibles à prendre en compte sont les suivantes, sur une base de fonctionnement de 1800h par an :
Sol sec : 0,7 kW par corbeille
Sol humide : 1 kW par corbeille
Sol saturé d’eau : 1,2 kW par corbeille
La corbeille doit être installée à une profondeur de 4m. La distance entre-axe des corbeilles doit être au minimum de 4m.
Le remblayage doit se faire avec précaution. Le matériau du sol en place peut être réutilisé s’il est exempt de pierres pouvant
endommager le tube. Dans ce cas, nous recommandons un compactage hydraulique.
4 m mini
4 m mini
Dans le cas d’une pose en présence de sols rocheux, il convient de
remblayer avec un matériau d’apport de type bentonite. Dans tous les cas,
afin de favoriser l’échange thermique et de protéger les corbeilles, nous
préconisons l’emploi d’un remblai de type bentonite.
Pendant la phase de remblayage, la corbeille TERRA SPIRAL doit être mise à une pression de 3 bars, pour s’assurer de son intégrité.
La surface du capteur peut être engazonnée, recouverte d’un massif de fleurs, de buissons ou bien servir de jardin potager.
Afin de prévenir les risques d’accidents d’endommagement des corbeilles lors d’éventuels travaux de terrassement ultérieurs,
un dispositif d’avertissement conforme à la norme NF EN 12613 est mis en place sur la zone de captage. Le dispositif avertisseur,
de couleur à dominante jaune, est placé au minimum à 30 cm au dessus des corbeilles. Il débordera d’au moins 40cm sur la
périphérie de la surface de captage.
7 – Pieux énergétiques Terra Structure
schéma d’ensemble
7.1 - Généralités
La conductivité thermique et la capacité de stockage calorifique font du béton un matériau de
construction idéal comme réservoir d’énergie. Les pieux en béton armé servant de fondations aux
bâtiments peuvent ainsi être équipés d’un réseau de captage thermique à moindre coût.
Les pieux énergétique ont pour objectif de participer au réchauffement et à la climatisation des
bâtiments. Les pieux énergétiques peuvent parfois climatiser le bâtiment sans l’utilisation d’une Pompe
à Chaleur. On parle alors de « Free-cooling » ou de « Refroidissement direct ».
L’installation de pieux Terra Structure doit s’inscrire dans une démarche globale de dimensionnement des
besoins énergétique du bâtiment. Elle doit être précédée d’un certain nombre de mesures et d’essai :
■ Déterminer les besoins énergétiques souhaitées du bâtiment.
■ Réaliser une analyse géohydrologique du sol (type, nappe phréatique, vitesse de la nappe phréatique…).
■ Déterminer les caractéristiques thermique du sol (réponse thermique).
7.2 - Efficacité des pieux énergétiques
Les pieux énergétiques seront d’autant plus efficaces que :
■ la température à laquelle est distribuée la chaleur ou le froid dans le bâtiment est proche de celle du fluide à la sortie
des pieux énergétiques.
■ les installations d’appoint ont été évitées.
■ le nombre d’heures dans l’année pendant lesquelles on sollicite l’ouvrage est élevé.
■ l’ouvrage est utilisé à la fois pour produire du chaud et du froid, et ce, avec un bilan annuel équilibré.
■ l’énergie électrique utilisée pour le transfert de la chaleur ou du froid vers le bâtiment est faible.
■ les flux d’énergie prélevés par unité de longueur ou de surface du pieux énergétique sont faibles.
■ l’échangeur est correctement dimensionné.
■ les pieux énergétiques sont régulièrement espacés.
Tableau 7.1 : Ordre de grandeur des niveaux thermiques et puissances thermiques transférées par unité de longueur.
Modes
Niveau de température
dans le pieux
Ouvrage ponctuel : puissance
par unité de longueur de pieu
Température au niveau
de l’utilisateur
Free-cooling
10 à 16°C
20 à 40 W/m *
+ 12 à + 20°C
Machine frigorifique
25 à 35°C
50 à 100 W/m *
+ 8 à + 12°C
2 à 15°C
40 à 60 W/m *
+ 28 à + 45°C
Pompe à chaleur
* Ne sont pas des valeurs de dimensionnement, mais des ordres de grandeur - Source : SIA D019
Le dimensionnement d’un système de chauffage et de refroidissement couplé à des pieux énergétiques doit prendre en
compte de multiples facteurs. Les plus importants sont :
■ les conditions géologiques et hydrogéologiques locales.
■ la répartition et la géométrie des pieux énergétiques.
■ les transferts thermiques supplémentaires engendrés sous la base du bâtiment, en particulier par les raccords horizontaux
entre les pieux énergétiques (isolation nécessaire ou pas).
■ les besoins thermiques à couvrir (chaud et froid).
■ les niveaux de température des distributions de chauffage et de refroidissement.
■ le concept de système (schéma de principe) pour satisfaire les demandes d’énergie tout en intégrant au mieux les
pieux énergétiques.
7.4 - Recommandations
Chaque installation de pieux énergétique nécessite une étude spécifique. Cependant les recommandations d’ordre général
sont résumées ci-dessous :
■ la planification d’un système avec pieux énergétiques doit intervenir très tôt dans le projet d’un bâtiment.
■ le problème de l’isolation ou non de la base du bâtiment doit être posé, particulièrement si les zones chauffées du
bâtiment sont en contact direct avec le terrain.
■u
ne recharge thermique du terrain est indispensable si l’eau souterraine ne s’écoule pas. Elle peut être réalisée de façon
avantageuse avec une production de froid en été.
■ la température du fluide circulant dans les pieux doit rester au dessus de 2°C et ne doit pas excéder 40°C. Dans tous les
cas, les variations de température du fluide doivent être compatibles avec le dimensionnement statique des pieux.
8 – Collecteurs
8.1 - Collecteur pour capteur DN20 et DN25
Caractéristiques générales :
■ Plage de température : -30°C / + 40°C
■ Couleur : Bleu
■ Raccordement 1’’¼
■ Purge et vidange – 2 étriers de fixation
■ Pré-équipé de raccord à compression pour tube Géothermie en DN20 ou DN25
1 : Tête d’entrée 1 1/4’’
2 : Purgeur d’air automatique
3 : Thermomètre
4 : Entrée purge / vidange
5 : Robinet d’ouverture / fermeture
6 : Module de départ / retour en polymère
7 : Elément de terminaison
8 : Support
Gamme DN20
Code
Libellé
Dimensions
Nb de sorties
Poids (kg)
GTCOL0006
Collecteur 6 sorties DN20
430 x 400
6
4,79
GTCOL0007
485 x 400
7
5,32
GTCOL0008
540 x 400
8
5,85
GTCOL0009
595 x 400
9
6,38
GTCOL0010
650 x 400
10
6,91
GTCOL0011
705 x 400
11
7,44
GTCOL0012
760 x 400
12
7,97
GTCOL0013
815 x 400
13
8,50
GTCOL0014
870 x 400
14
9,03
GTCOL0015
925 x 400
15
9,56
GTCOL0016
980 x 400
16
10,09
GTCOL0017
1035 x 400
17
10,62
GTCOL2506
430 x 400
6
7,19
GTCOL2507
485 x 400
7
8,12
GTCOL2508
540 x 400
8
9,05
GTCOL2509
595 x 400
9
9,98
GTCOL2510
650 x 400
10
10,91
GTCOL2511
705 x 400
11
11,84
GTCOL2512
760 x 400
12
12,77
GTCOL2513
815 x 400
13
13,70
GTCOL2514
870 x 400
14
14,63
GTCOL2515
925 x 400
15
15,56
GTCOL2516
980 x 400
16
16,49
GTCOL2517
1035 x 400
17
17,42
Gamme DN25
Kv (l bar) kg/h
2337
Kv (l kPa) kg/h
215
Perte de pression (kPa)
Coefficient de perte
de pression
3.19E-05
Courbe de perte de charge
via l’aller et le retour
Débit (kg/h)
8.2 - Collecteur pour capteur DN32 et DN40
Caractéristiques générales
■ Plage de température : -30°C / + 40°C
■ Corps 2’’
■ Raccordement 2’’ Femelle,
■ Sortie raccords à compression DN32 ou DN40 (non représentés)
■ Entrée de purge et vidange – 2 étriers de fixation
■ Purgeur d’air automatique
■ Pose en verticale ou en horizontale.
■ En option : débitmètre (8-28 l/min), nanomètre.
Caractéristiques hydrauliques
Kvm = 120,9
1 : Purgeur d’air automatique
2:R
obinet
d’ouverture / fermeture
3:E
spaceur
(pour DN40 uniquement)
4:M
odule de départ / retour
en polymère
5 : Raccord 1’’ en laiton
6 : Entrée purge / vidange
7 : Tête d’entrée 2’’ en laiton
Gamme DN32
Code
Libellé
Dimension
Poids (kg)
Entraxe d (mm)
GTCOL3202
265 x 400
7,86
75
GTCOL3203
340 x 400
9,79
75
GTCOL3204
415 x 400
11,72
75
GTCOL3205
490 x 400
13,65
75
GTCOL3206
565 x 400
15,58
75
GTCOL3207
640 x 400
17,51
75
GTCOL3208
715 x 400
19,44
75
GTCOL3209
790 x 400
21,37
75
GTCOL3210
865 x 400
23,30
75
GTCOL3211
940 x 400
25,23
75
GTCOL3212
1015 x 400
27,16
75
GTCOL3213
1090 x 400
29,09
75
GTCOL3214
1165 x 400
31,02
75
GTCOL3215
1240 x 400
32,95
75
GTCOL3216
1315 x 400
34,88
75
GTCOL3217
1390 x 400
36,81
75
GTCOL3218
1465 x 400
38,74
75
GTCOL3219
1540 x 400
40,67
75
GTCOL3220
1615 x 400
42,60
75
300 x 500
9,55
110
Gamme DN40
GTCOL4002
GTCOL4003
410 x 500
12,47
110
GTCOL4004
520 x 500
15,39
110
GTCOL4005
630 x 500
18,31
110
GTCOL4006
740 x 500
21,23
110
GTCOL4007
850 x 500
24,15
110
GTCOL4008
960 x 500
27,07
110
GTCOL4009
1070 x 500
29,99
110
GTCOL4010
1180 x 500
32,91
110
GTCOL4011
1290 x 500
35,83
110
GTCOL4012
1400 x 500
38,75
110
GTCOL4013
1510 x 500
41,67
110
GTCOL4014
1620 x 500
44,59
110
GTCOL4015
1730 x 500
47,51
110
9 – Caractéristiques du fluide caloporteur (eau glycolée)
Afin de prévenir tout risque de gel de l’eau présente dans le capteur, il est nécessaire d’y ajouter
un antigel. Le fluide caloporteur RYBTHERM à base de MonoPropylèneGlycol assure une protection
contre le gel jusqu’à -18°C. Le fluide est prêt à l’emploi, anti-corrosion et rendu amer pour une plus
grande sécurité.
Température de congélation (NF T 78-102) :
RYBTHERM 18 contient 40% de MonoPropylèneGlycol lui permettant d’avoir une résistance au gel
jusqu’à –18°C.
Tableau de température de congélation en fonction de la concentration :
Temp : C°
RYBTHERM 18 (densité: 1 032 mg/l)
-18 +/-2
En vol. 90 % RYBTHERM 18 + 10 % RYBTHERM 100 (densité: 1 036 mg/l)
-25 +/-2
En vol. 80 % RYBTHERM 18 + 20 % RYBTHERM 100 (densité: 1 041 mg/l)
-32 +/-2
En vol. 70 % RYBTHERM 18 + 30 % RYBTHERM 100 (densité: 1 044mg/l)
-41 +/-2
Remplissage de l’installation
Le fluide caloporteur antigel RYBTHERM 18 est prêt à l’emploi et peut être introduit directement dans le capteur.
Perte de pression relative :
L’eau glycolée a une viscosité plus importante que l’eau à l’état naturel. Ainsi,
la perte de pression d’un mélange à l’eau glycolée est d’autant plus grande
que la concentration est grande et que la température diminue.
Courbe de pression relative d’un mélange
d’eau glycolée par rapport à de l’eau,
en fonction de la concentration
et de la température.
Perte de pression relative du fluide caloporteur RYBTHERM :
A T = 0°C : Perte de pression relative : 1.65
A T = - 5°C : Perte de pression relative : 1.78
Le débit du circuit d’eau glycolée est donné dans les caractéristiques de la PAC. Ce débit permet de déterminer les pertes
de charge du capteur grâce au tableau 5 ci-après.
Tableau 5 :Pertes de charge avec le fluide caloporteur RYBTHERM18 (40% de MPG)
DN20 x 1.9
DN25 x 2. 3
DN32 x 3.0
de charge Perte de charge Perte de charge
Débit (l/h) Perte(Pa/m)
(Pa/m)
(Pa/m)
100
DN32 x 3.0
de charge
DN40 x 3.7
DN50 x 4.6
DN63 x 5.8
(Pa/m)
(Pa/m)
77.4
27.5
-
1240
333.3
1500
165.8
56.9
17.8
120
92.9
32.9
-
1280
352.3
1600
209.6
61.7
25.3
140
108.4
38.4
-
1320
371.8
2000
274.0
96.0
30.1
160
123.9
43.9
-
1360
391.7
2100
305.5
102.8
34.0
180
139.4
49.4
-
1400
412.1
2300
383.6
117.8
42.7
200
154.9
54.9
-
1440
433.0
2400
389.1
128.8
45.2
220
170.3
60.4
-
1480
454.2
2500
404.2
141.8
48.0
240
185.8
65.9
--
1500
475.9
2700
479.5
163.7
56.2
260
201.3
71.4
-
1560
498.1
3000
575.4
189.1
63.0
280
216.8
76.9
-
1600
520.6
3200
675.6
216.5
69.9
300
232.3
82.3
31.2
1640
543.6
3600
808.3
202.8
84.9
320
247.8
87.8
33.3
1680
567.0
3900
952.2
315.1
102.8
340
263.3
93.3
35.4
1720
590.9
4200
1082.3
356.2
121.9
360
278.7
98.8
37.5
1760
615.1
5200
1589.2
530.2
161.7
380
294.2
104.3
39.5
1800
639.8
5400
1712.5
569.9
187.7
400
309.7
109.8
41.6
1840
664.9
5500
1787.9
596.0
191.8
420
325.2
115.3
43.7
1880
690.4
6200
2274.2
739.8
227.4
440
554.6
120.8
45.8
1920
716.3
6300
2340.0
771.3
239.8
460
599.5
126.3
47.9
1960
742.6
7200
-
1000.1
316.5
480
645.8
131.7
49.9
2000
469.3
7800
-
1257.7
367.2
500
693.7
137.2
52.0
2040
796.4
9200
-
1568.7
493.2
DN20 x 1.9
DN25 x 2. 3
DN32 x 3.0
(Pa/m)
(Pa/m)
DN32 x 3.0
de charge
DN40 x 3.7
DN50 x 4.6
DN63 x 5.8
(Pa/m)
(Pa/m)
520
742.9
142.7
54.1
2080
824.0
9300
-
1596.1
509.6
540
793.7
246.3
56.2
2120
851.9
12600
-
2794.8
956.3
560
845.8
262.4
58.3
2160
880.2
15600
-
-
1315.2
580
899.4
279.1
60.3
2200
909.0
18600
-
-
1808.4
600
954.4
296.1
62.4
2240
938.1
620
1010.7
313.6
64.5
2280
967.6
640
1068.5
331.5
66.6
2320
997.5
660
1127.6
349.9
68.7
2360
1027.8
680
1188.1
368.6
70.7
2400
1058.5
700
1249.9
387.8
122.5
2440
1089.5
720
1313.0
407.4
128.7
2480
1121.0
740
1377.5
427.4
135.0
2520
1152.8
760
1443.4
447.8
141.5
2560
1185.0
780
1510.5
468.7
148.1
2600
1217.6
800
1578.9
489.9
154.8
2640
1250.6
820
1648.6
511.5
161.6
2680
1283.9
840
1719.6
533.5
168.6
2720
1317.6
860
1791.9
556.0
175.7
2760
1351.7
880
1865.5
578.8
182.9
2800
1386.2
900
1940.3
602.0
190.2
2840
1421.1
920
2016.4
625.6
197.7
2880
156.3
940
2093.7
649.6
205.3
2920
1491..8
960
2172.3
674.0
213.0
3000
1527.8
980
2252.1
698.8
220.8
3200
1564.1
1000
2333.2
723.9
228.7
1020
2415.4
749.4
236.8
1040
2498.9
775.3
245.0
1060
2583.6
801.6
253.3
1080
2669.6
828.3
261.7
1100
-
855.3
270.2
1120
-
-
278.9
1140
-
-
287.7
1160
-
-
296.6
1180
-
-
305.6
1200
-
-
314.7
10 – Manutention – Stockage – Transport
Le capteurs Géothermie RYB en PEHD sont résistants, élastiques, légers donc faciles à manipuler. Ils sont cependant sensibles
aux rayures et poinçonnements. Pour cela, une manutention soigneuse est nécessaire et il convient de ne pas traîner les
couronnes sur le sol.
Les couronnes ne doivent pas être stockées au voisinage d’une source de chaleur.
Les surfaces de stockage doivent être exemptes de pierre ou caillou pouvant endommager le tube. Eviter le stockage à
même le sol, et ne pas rouler les couronnes sur un sol dur et granuleux.
Les couronnes seront stockées de préférence à plat. Les liens posés lors de la fabrication maintiennent le tube enroulé. Ils ne
doivent être enlevés que lors de la mise en œuvre du produit.
Dans le cas d’un stockage prolongé au soleil, il est conseillé de couvrir les couronnes avec une bâche opaque permettant
une aération.
Site de production de St Etienne de St Geoirs
33 Route de Grenoble
Les Apprêts
38590 St Etienne de St Geoirs
Site de production de Sully-Sur-Loire
12 Route d’Orléans
45600 Sully-Sur-Loire
Agence Commerciale
House Boat n°5
12 allée du Lac de Garde
Savoie Technolac - B.P. 348
73377 Le Bourget du Lac Cedex
House Boat n°5 - 12 allée du Lac de Garde - Savoie Technolac - B.P. 348 - 73377 Le Bourget du Lac Cedex
Tél. : +33 (0)4 79 75 18 82 - Fax : +33 (0)4 79 75 16 94
www.rybterra.fr

Système de capteurs géothermie

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