Suite au succès de l'événement dédié aux solutions en énergie durable dans les institutions de soins du 11 septembre 2015, le Cluster TWEED et la FIH (Fédération des Institutions Hospitalières) organisent un groupe de travail sur l'utilisation de la géothermie dans les hôpitaux. Les entreprises Aquale et Geolys apportent leur expertise.

1. Cluster Technology of
Wallonia Energy, Environment
and sustainable Development
06 février 2017
GROUPE DE TRAVAIL:
GÉOTHERMIE DANS
LES HÔPITAUX

2. GT GÉOTHERMIE DANS LES HÔPITAUX
2
• Contexte : Suite au succès de l'événement dédié aux
solutions en énergie durable dans les institutions de soins (IdS)
du 11 septembre 2015, le Cluster TWEED et la FIH
(Fédération des Institutions Hospitalières) organisent divers
groupes de travail sur des thématiques précises.
• Participants : 2/3 membres-experts de TWEED & une série
de membres de la FIH / UNESSA par GT, offreurs &
demandeurs de solutions respectivement.
• Organisation : ‘pitchs' de courte durée (5 minutes) pour les
membres-expert de TWEED, suivis d'un débat sous la forme
de questions/réponses et animé par TWEED & la FIH.

3. Cluster Technology of
Wallonia Energy, Environment
and sustainable Development
TWEED Asbl
Rue Natalis 2 – 4020 Liège – Belgium
Bricout Paul
Project engineer
pbricout@clustertweed.be
Olivier Ulrici
Project engineer
oulrici@clustertweed.be
Cédric Brüll
Director
cbrull@clustertweed.be
www.clustertweed.be

4. 1

5. Eaux souterraines, surface,
sols/sous-sols
Géothermie (valorisation
captages, champ de sondes)
Aménagement du territoire
Permitting
Expertise exportée au Canada, Maroc et Italie
Gestion environnementale de sites industriels, carrières, ressources
Imagerie du sous-solEtude de stabilité

6. 3
OUTIL D’AIDE POUR MENER À BIEN UN
PROJET DE GÉOTHERMIE

7. Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Hôpitaux, tertiaire;
§ Centres culturels, sportifs, de congrès;
§ Quartiers durables, novateurs, exemplaires;
§ Logements collectifs, crèches, écoles, sénioreries;
§ Piscines, hôtels, supermarchés, data-centers, serres;
§ Réseaux de chaleur;
§ Rénovations énergétiques;
§ …
APPLICATIONS DE LA GÉOTHERMIE
Chauffage, climatisation, stockage par géothermie

8. Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Haute énergie : T° > 120 °C
§ Moyenne énergie : 60 °C < T° < 120 °C
§ Basse énergie : 30 °C < T° < 60 °C
§ Très basse énergie : T° < 30 °C
§ Nécessite une PAC si chauffage
àDeux sources de chaleur (ou de froid) possibles :
Le sol ou l’eau souterraine
RÉGIMES DE TEMPÉRATURE
Gammes des températures

9. Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ ROI de 4 à 12 ans selon la géologie et les besoins;
§ Réduction des émissions de gaz à effet de serre;
§ Production de chaud, de froid et ECS avec la même technologie;
§ Température source stable toute l’année;
§ Maintenance très limitée;
§ Stockage de chaleur ou de froid.
AVANTAGES DE LA GÉOTHERMIE

10. Introduction
Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
100 m3/h ~ 600 kW géoth.
Grandes puissances : plusieurs
centaines de kW, MW.
PRINCIPES GÉNÉRAUX
Source = nappe
Circuit ouvert
Source = sol/roche
Circuit fermé (champ de sondes)
~ 35-50 W/m géoth. pour un chauffage de
2000 h/an
Moyennes puissances : quelques dizaines à
centaines de kW.

11. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
100 m3/h ~ 600 kW géoth.
Grandes puissances : plusieurs
centaines de kW, MW.
PRINCIPES DE LA GÉOTHERMIE SUR NAPPE (Circuit ouvert)
Source = nappe
Circuit ouvert § La chaleur est prélevée dans l’eau
de la nappe souterraine;
§ L’eau pompée (puits de production)
passe par l’échangeur;
§ Elle est restituée dans la nappe via
un puits d’injection ou en eau de
surface;
§ L’eau rejetée subi un ΔT de 4 à 6°C;
§ Le système utilise un (ou plusieurs)
doublet(s) de forage.

12. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
CONTRAINTES (1/2)
§ Suffisance du débit de nappe?
§ Changement du chimisme?
§ Comportement des écoulements et du transport?
à Nécessité de : forages, analyses chimiques, tests de
pompage, tests de réponse thermique, essais de traçage,
géophysique.
§ Optimisation et pertinence de l’espace entre pompages et
rejet?
§ Risque de courts-circuits thermiques?
§ Surexploitation de la nappe?
à Besoin d’un dimensionnement
à Développement d’un modèle de flux souterrains
couplé à un modèle de transport de chaleur.

13. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Si réinjection dans la nappe:
à Constitution d’un Permis de Classe 1 avec Etude d’Incidences (EIE):
Par un bureau spécialisé en hydrogéologie et agréé pour EIE;
Période d’instruction du Permis : environ 6 mois.
CONTRAINTES (2/2)

14. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Hôpital d’Anvers : chauffage et climatisation par géothermie
§ Puissance: 1,2 MW;
§ Débit pompé et réinjecté: 2 x 100 m3/h;
§ 4 puits de 65 m de profondeur: 2 doublets de pompage et injection;
§ T° de l’eau pompée: 11,7 °C été comme hiver;
§ T° d’injection en mode chauffage: 8 °C;
§ T° d’injection en mode climatisation: 18 °C.
EXEMPLE

15. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes
Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
PRINCIPES DU CHAMP DE SONDES (Circuit fermé)
Source = sol/roche
Circuit fermé § La chaleur est prélevée dans le sol
par des sondes géothermiques
verticales utilisées comme
échangeur;
§ Un liquide caloporteur circule dans
une boucle étanche;
§ Le nombre de sondes varie de 2 à
plusieurs dizaines en fonction des
besoins thermiques;
§ Possibilité d’utiliser les fondations
des bâtiments comme sondes
verticales.
~ 35-50 W/m géoth. pour un chauffage de
2000 h/an
Moyennes puissances : quelques dizaines à
centaines de kW.

16. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes
Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
CONTRAINTES
§ Espace disponible pour les dizaines de forages?
à Nécessité d’un cahier des charges forages pour
assurer la protection de la nappe;
à Optimisation du design en intégrant les résultats
d’un Test Réponse Thermique;
à Besoin de dimensionner avec un modèle numérique
de flux souterrains couplé au transport de chaleur
ou des modèles simplifiés adaptés.
§ Permis Classe 2 avec délai d’instruction d’environ 3-4 mois

17. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes
Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
ORDRES DE GRANDEUR
§ A titre indicatif, pour installer une puissance de 1 MW géothermique, il
faut réaliser environ 170 sondes de 100 m nécessitant une surface de
minimum 20 000 m².

18. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
Quels sont les besoins en chaud/en froid ?
à Ils déterminent la puissance des outils de production (PAC, appoint, …),
ses heures de fonctionnement, les COP.
Inscrire la réflexion « géothermie » dès le début du projet :
à peut constituer un critère de choix pour l’emplacement du site (si bâtiment neuf)
à permet de travailler avec un agenda précis concernant :
§ Les délais de permis pour la caractérisation du sous-sol;
§ L’exploitation géothermique.
Proscrire tout surdimensionnement de la PAC :
à Dimensionnée à 50%, elle peut couvrir au moins 85 % des besoins et est
complétée avec un appoint.

19. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Etude de pertinence
• Vérification de l’opportunité du projet de géothermie, étude
d’orientation du projet.
à étude bibliographique, cartes (hydro)géologiques, confrontation des besoins aux
ressources locales, détermination d’un design sur nappe ou sondes.
§ Etude de pré-faisabilité
• Pré-dimensionnement des ouvrages,
• Approche préliminaire technico-économique,
• Forages de prospection,
• Mesures in-situ de prospection
§ Etude de faisabilité
• Mise en route des permis,
• Caractérisation du sous-sol,
• Validation des capacités de la ressource,
• Dimensionnement des ouvrages / équipements,
• Plan financier.

20. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
AVANTAGES ET INCONVENIENTS DU TYPE DE SOUS-SOL (indicatif)
Moyennement à beaucoup d’eau :
= condition nécessaire pour système avec pompage,
= atout pour champ de sondes (régénération des calories).
+ -
Argiles Pas d’eau
Sables
Moyennement à beaucoup
d’eau
Graviers Beaucoup d’eau
Schistes Peu d’eau
Grès Peu à moyennement d’eau
Calcaires Beaucoup d’eau Forage de puits plus coûteux

21. Potentiel
et adéquation du
système ?
Conception
Installation
Monitoring
Maintenance
Champ de
sondes
Pompage sur
aquifère
Définition des
besoins
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

22. Besoins en chaud et en froid ?
Potentiel géothermique du site ?
Conception du système géothermique
Préparation des demandes de permis
Caractérisation sous-sol
Dimensionnement final
Installation du système géothermique
Raccordement à la PAC et mise en route
Etude de préfaisabilité
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité technico-économique, environnementale ?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

23. § Calcul des besoins en énergie pour le
chauffage et le refroidissement du bâtiment;
§ Détermination des puissances;
§ Simulations thermiques statique et
dynamique en fonction des T° de confort
intérieur à respecter.
Etude de préfaisabilité
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

24. § Etude du potentiel géothermique
• Analyse cartographique et documentaire
Présence d’une nappe d’eau souterraine, type de
sous-sol, zones à risques, espace disponible ?
Compatibilité avec les puissances requises ?
• Estimatif des coûts, choix entre champ
de sondes ou pompage / rejet sur nappe
En fonction du timing, de la philosophie, des coûts
, des risques.
Etude de préfaisabilité
(1/3)
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

25. § CAS 1 : Champ de sondes
• Pré-dimensionnement par modélisation
Critères : répondre aux besoins énergétiques en
respectant pérennité, environnement, coût et
espace disponible.
à Modélisation T° du fluide caloporteur dans le temps en
fonction des besoins, P PAC, présence de nappe…
à Optimum de la disposition, nombre et profondeurs des
sondes, ROI.
• Introduction d’un Permis Classe 2 (3 à 4 mois)
avec résultats du pré-dimensionnement
+ CSC forages et équipement avec sondes
+ CSC Test Réponse Thermique
Etude de préfaisabilité
(2/3)
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

26. § CAS 2 : Pompage sur aquifère
• Forage et équipement d’un puits de
prospection
Diamètre et profondeur en fonction:
- des besoins (gammes de P conditionnant les débits d’ea
u
à rechercher), des venues d’eau observées…
• Pompage d’essai par paliers/moyenne durée
Détermination:
- de la capacité du puits,
- du débit optimal,
- de la capacité d’alimentation du système aquifère.
• Echantillonnage et analyses physico-
chimiques et bactériologiques
- Caractérisation du chimisme,
- Calcul des déséquilibres chimiques (f(T°)),
- Choix des équipements pour éviter colmatages,
précipitations dans puits et échangeurs
Etude de préfaisabilité
(3/3)
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

27. • Procédures de permitting + CSC
Sys. ouvert avec réinjection – classe 1 + EIE
Sys. ouvert avec rejet eaux de surface – classe 2 + EIE
Sys. fermé (sondes) – classe 2
• Tests de terrain et design final par
modélisation
• Evaluation fine du ROI
Etude de préfaisabilité
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

28. Mise en œuvre de l’installation et suivi
§ Direction et suivi des forages (sondes ou puits)
§ Tests d’étanchéité (sondes)
§ Suivi technique, administratif et financier du
chantier
§ Monitoring du système
Etude de préfaisabilité
Etude thermique du
bâtiment
Etude de faisabilité
Suivi du chantier
Opportunité?
Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie

29. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Centre de production d’eau:
6 forages de 200 m avec débit de 5 Mm3/an
Etude hydrogéologique complexe
• Design des puits de captage par modélisation
hydrogéologique dans un contexte très sensible
d’exploitation de la nappe
• Valorisation du pompage pour le
chauffage d’un ecoquartier voisin

30. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Refroidissement de data-centers par hydrothermie
(avec réinjection)
Essais pilotes
• Forages et caractérisation géologique
• EIE (RIP, etc.)
• Modélisation du transport de chaleur
• 500 kW
Quartier général de SWIFT, La Hulpe (Belgique)

31. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Nouveau Pôle Culturel de la Province de Liège
Etude faisabilité chauffage et climatisation par géothermie sur nappe
• Caractérisation du sous-sol
par géophysique
• Dimensionnement du design
par modélisation 3D

32. Introduction Géothermie
sur nappe
Champ de
sondes Réflexions
Etapes d’un
projet de
géothermie
Projets en
Wallonie
§ Nouveau Centre de Formation de la Province de Liège
à Seraing
Design d’un champ de sondes pour le chauffage et la climatisation - par
géothermie sur nappe
• Environnement avec présence d’anciennes galeries de mines
• Test de Réponse Thermique
• Suivi des forages et équipement de sondes

33. 30
MERCI DE VOTRE ATTENTION
Contact:
PERET Julien
+32 496 18 38 20

34. La géothermie dans des bâtiments
en milieu urbain
www.GEOLYS.be

35. Géothermie - Généralités
www.GEOLYS.be
Geothermie(terre) (chaleur)
• Energie thermique contenue dans la terre
• Ensemble des procédés qui permettent l’extraction et la
valorisation industrielle de cette chaleur
5 octobre 2016

36. Géothermie - Généralités
www.GEOLYS.be
• Avantages
• Renouvelable
• Présente partout
• Discrète
• Régulière et disponible 24h/24
5 octobre 2016

37. Géothermie - Généralités
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Types de géothermie
• Haute énergie: temp >150 °C -> électricité
• Moyenne énergie: temp de 90 à 150°C -> électricité et chaleur
• Basse énergie: temp de 30 à 90°C -> chaleur
• Très basse énergie (très basse température - TBT)
• profondeur < 300 m
• temp < 30°C
• chauffage (PAC)
• rafraichissement
• 2 familles de systèmes:
• circuit ouvert
• circuit fermé

38. Géothermie TBT - Généralités
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
Rayonnement solaire
Désintégration éléments radioactifs
Refroidissement noyau
-> gradient moyen de 3°/100m
Zones « d’anomalies »
- mouvements magma
- gradients jusque 30°/100m
• Profondeur et température

39. Géothermie TBT - Généralités
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Pompe à chaleur (PAC)

40. Géothermie TBT – Généralités
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Geocooling

41. Géothermie TBT – Circuit ouvert
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Principe général
• Pompage de l’eau souterraine (10 à 12°C)
• Pompe à chaleur
• Rejet dans la nappe
• Particularités
• Souvent plusieurs puits de réinjection
• Un seul puits si utilisation de l’eau
• Echangeur de chaleur avant la PAC
• Geocooling
• Pompage alternatif

42. Géothermie TBT – Circuit ouvert
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Rendement : stable et bon
• P (kW) = 1.16 x Q (m3/h) x delta T (°C)
• 1 m3/h, delta T: 5°C -> P ~6 kW
• Dimensionnement
• Étude hydrogéologique
• Profondeur de la nappe
• Débit et température attendus (essais de pompage)
• Possibilité de rejet
• Essai d’injection
• Comportement thermique (temps de percée)
• Qualité chimique de l’eau (minéralisation)
• Besoins énergétiques
• En base et en pointe
• Froid et en chaud

43. Géothermie TBT – Circuit ouvert - Exemple
www.GEOLYS.be
Quoi ?
Pour Qui ?
Chauffage et climatisation:
Fontaines Capgemini
Centre événements
Capgemini
Quand ?
2010
Où ?
Chantilly (France)
5 octobre 2016

44. www.GEOLYS.be
Les principaux enjeux
1. Chauffage, ECS et rafraichissement des 7 villas (totalisant 300
chambres) destinées à l’hébergement des stagiaires :
• Utiliser des sources d’énergies renouvelables
• Réduire la facture énergétique
• Limiter le recours aux énergies fossiles
• Diminuer les émissions de gaz à effet de serre
Géothermie TBT – Circuit ouvert - Exemple
5 octobre 2016

45. www.GEOLYS.be
Géothermie TBT – Circuit ouvert - Exemple
Economies
• Electricité: 331 MWh/an
• Gaz: 50 MWh/an
• CO2: 43 tonnes/an
5 octobre 2016

46. Géothermie TBT – Circuit ouvert
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Aspects administratifs - RW (sans compter la PAC)
Rubrique Intitulé Classe CS/CI**
45.12.02 Forage et équipement de puits destinés à une future prise d'eau
souterraine (hormis les forages inhérents à des situations d'urgence
ou accidentelles).
2
(PE)
/
41.00.03 Installation pour la ou les prise(s) d’eau et/ou le traitement des eaux
souterraines non potabilisables et non destinées à la consommation
humaine d’une capacité de prise d’eau et/ou de traitement :
41.00.03.01 inférieure ou égale à 10 m
3
/jour et à 3 000 m
3
/an 3
(déclaration)
CI
41.00.03.02 supérieure à 10 m
3
/jour et à 3 000 m
3
/an et inférieure ou égale à
10 000 0000 m
3
/an
2
(PE)
CS
41.00.03.03 de plus de 10 000 000 m
3
/an 1
(PE + EI)
CS
41.00.04 Installation pour la recharge ou les essais de recharge artificielle des
eaux souterraines
1
(PE + EI)
/
+ Permis d’urbanisme en vertu de l’article 84, §1er, 1° du CWATUP -> permis unique
Forage
Exploitation de la prise d'eau
Réinjection dans la nappe

47. Géothermie TBT – Circuit ouvert
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Points d’attention en milieu urbain
• Espace disponible sur la parcelle
• Distance entre les puits
• Zone de prise d’eau : 10 m (éventuellement en sous-sol)
• Parcelles voisines
• Impact rabattement sur les constructions
• Conflit usage eau
• Chantier
• Accès pour les machines de forage
• Espace pour les engins de forage et autres équipements
• Anticipation risques hydrogéologiques

48. Géothermie TBT – Circuit ouvert
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Conclusions
• Renouvelable
• Performant et rentable
• Plutôt pour des nouvelles constructions
• Nappe accessible avec un bon débit
• Gestion administrative importante -> impact sur le planning
• Importance du dimensionnement et de l’étude hydrogéologique
(points d’attentions liés au milieu urbain)
• Importance de l’organisation du chantier, surtout en milieu urbain

49. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Circuit fermé: échange de chaleur avec sol
• Capteurs horizontaux
• Echangeurs compacts
• Fondations thermoactives
• Sondes géothermiques verticales
(champs de sondes)

50. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Sonde géothermique verticale (SGV)
• Forage de diamètre faible (115-175 mm)
• Profondeur comprise entre 100 et max 300 m
• Equipé de 2 boucles de tuyaux PE
• Cimenté par le bas sur toute sa hauteur
• Circulation de fluide caloporteur jusqu’à la PAC

51. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Dimensionnement : besoins « limités »
• Besoin de chauffage (puissance PAC): 7,5 kW
• Durée de pleine charge: 2 000 h
• Besoin énergétiques annuels: 15 MWh/an
• Sous-sol: Calcaire
• Puissance d’extraction spécifique: 50 W/m
• COP PAC: 4,5
• Puissance à l’évaporateur: 5,8 kW
• Longueur de sonde nécessaire: 116 m

52. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Champ de sondes géothermiques
• Nombre de SGV (5 -> 150)
• Profondeur des SGV (50 -> 300 m)
• Espacement entre sondes (7 -> 12 m)
• Géométrie du champs de sondes (rectangle, U, L)

53. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
Etude hydrogéologique + pré-dimensionnement
Introduction demande permis - CSC
Test de réponse thermique (TRT)
Optimisation dimensionnement
Réalisation champs sondes
Tests de réception
Mise en œuvre: sonde test
• Autorisations RW:
• Permis unique: Urbanisme + Environnement classe 2
• Etapes
P > 30 kW

54. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Etude hydrogéologique et prédimensionnement
• Objectif
• Evaluer potentiel ressource
• Mise en œuvre technique -> coûts des forages/sondes
• Contexte géologique
• Succession lithologique attendue (schistes, grès, calcaire,…)
• Problèmes éventuels (karst, anhydrite,…)
• Contexte hydrogéologique
• Présence et types d’aquifères
• Exploitation des eaux souterraines (captages)
• Artésianisme

55. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Cas étudié: maison de repos – Erezée (Luxembourg)
• Contexte géologique
• Régional: massif schisto-gréseux ardennais
• Au droit du site:
• Formations gréseuses datant du Coblencien (Dévonien
inférieur)
• 300 à 1100 m de profondeur
• Fraction schisteuse
• Contexte hydrogéologique
• Nappe dans les grès attendue vers 10 m-ns
• Epaisseur aquifère importante
• Recensement des captages -> pas en zone de prévention

56. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Prédimensionnement
• Déterminer en 1ère approximation taille du champ de sondes
• Données
• Besoins énergétiques du bâtiment (base et pointe)
• Système chauffage (PAC, SPF…) + Appoint
• Configuration du site
• Conductivité thermique moyenne estimée (ʎ)
• Type de sonde (simple U, double U, coaxiale)
• Caractéristiques fluide caloporteur
• Modélisation (EED)
• Nombre, profondeur, espacement, configuration des sondes
• Approche itérative

57. Géothermie TBT – Circuit fermé
www.GEOLYS.be5 octobre 2016
• Cas étudié: maison de repos
• Besoins en chaud et en froid
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Besoins énergétiques
mensuels (kWh)
Besoin mensuel de chauffage (kWh)
Besoin mensuel de refroidissement
(kWh)
• Pchauffage: 90 kW
• Pclim: 28 kW

58. Géothermie TBT – Circuit fermé
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• Champ de sondes
(chauffage – rafraichissement)
• Chauffage: 184 MWh/an
• Rafraichissement: 55 MWh/an
• Pchauffage: 90 kW
• Pclim: 28 kW
• Résultat de la simulation (EED):
• 14 sondes :
• 125 m de profondeur
• espacées de 10 m
• disposition linéaire (2 rangées)
• Cas étudié: maison de repos

59. Géothermie TBT – Circuit fermé
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• Sonde test
• Objectif
• Réalisation TRT
• Confirmer géologie et hydrogéologie
• Réalisation du forage
• Terrain meuble: Tri-cônes/tri-lames
• Terrain induré: Marteau Fond de Trou
• + tubage avancement
• Mise en place de la sonde
• Cimentation
• Test de réception

60. Géothermie TBT – Circuit fermé
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• TRT
• Objectif: mesurer in situ
• Conductivité thermique effective
(λ en W/m/K)
• Température initiale moyenne (°C)
• Résistance thermique de la sonde
• Optimisation du champ de sondes
• Nouvelles simulations (EED)
• 12 sondes de 125 m (2 sondes en moins)
• Chantier: champ de sondes
• Test de réception
• Sondes individuelles
• Installation globale

61. Géothermie TBT – Circuit fermé
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• Points d’attention en milieu urbain
• Espace disponible sur la parcelle
• Espacement entre les sondes 6 à 10 m
• En dessous du bâtiment –> contrainte température fluide
• Distance aux parcelles voisines
• Chantier
• Accès pour les machines de forage
• Espace pour les engins de forage et autres équipements
• Anticipation risques hydrogéologiques

62. Géothermie TBT – Circuit fermé
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• Conclusions
• Filière à bon potentiel surtout si besoins en chaud et en froid
• Nouvelles constructions
• Facteurs de succès
• Bon dimensionnement
• Estimation des demandes en base et en pointe (chaud et froid)
• Couplage à d’autres systèmes
• Connaissance de la géologie locale
• Modélisation (TRT)
• Contraintes liées au milieu urbain
• Bonne mise en œuvre : chantier
• Techniques éprouvées - Normes
• Contraintes liées au milieu urbain
• Tests de réception

63. Merci de votre attention
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Contact: vincent.vandenheede@geolys.be