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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Louis Lamarche

PLAN DE COURS

Automne 2024
ENR845 : Technologies des systèmes géothermiques (3 crédits)

Préalables
Aucun préalable requis

Descriptif du cours
Ce cours vise à :
• Faire connaître les différentes sources d’énergie géothermiques;
• Déterminer les outils de dimensionnement des différentes technologies associées aux systèmes géothermiques;
• Permettre aux étudiants d’évaluer l’impact de l’utilisation des pompes à chaleur géothermiques sur l’impact du réchauffement climatique;
• Permettre aux étudiants d’évaluer la faisabilité économique des systèmes géothermiques.

Systèmes géothermiques : systèmes ouverts et systèmes fermés, systèmes horizontaux et verticaux. Applications résidentielles et commerciales. Conception et dimensionnement de systèmes géothermiques : méthode de la ligne source infinie, finie et source cylindrique. Tests de réponse thermique. Analyse des puissances de pompage pour les systèmes géothermiques. Systèmes mixtes. Conception des systèmes horizontaux. Échangeurs d’air géothermiques : puits canadiens. Analyse de faisabilité économique : valeur actualisée nette et taux de retour sur investissement.

Séances de travaux pratiques : modélisation des systèmes géothermiques sur langage de programmation matlab ou python et utilisation de logiciels de simulation commerciaux pour l’analyse et la conception de systèmes complexes.

Objectifs du cours

Permettre aux étudiants de connaître les sources d’énergies renouvelables sous forme thermique, venant de la terre.
Donner des outils d’analyse et de conception sur les systèmes utilisant ces sources d’énergie pour les applications de chauffage et de climatisation des bâtiments.

Stratégies pédagogiques

3 h 30 de cours magistral par semaine (incluant une pause de 30 minutes) pour la présentation de la théorie et exemples d'exercices.
6 heures de travail personnel pour réaliser des exercices suggérés et obligatoires (devoirs et projet).

Utilisation d’appareils électroniques

Programmation sur langage python

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Lundi	18:00 - 21:30	Activité de cours

Coordonnées du personnel enseignant le cours

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Sullivan Durand	Activité de cours	cc-sullivan.durand@etsmtl.ca

Cours

COURS / TP	Contenu du cours
Cours 1	Introduction à la géothermie haute température – basse température Principe des Pompes à chaleur, Analyse des réfrigérants Impact environnemental
Cours 2	Analyse des réfrigérants Impact environnemental (suite) , Calcul des charges des bâtiments
Cours 3	Conception des échangeurs verticaux - Modélisation du sol, méthode de la ligne source infinie, ligne source cylindrique et ligne source finie . Superposition temporelle
Cours 4	Conception des échangeurs verticaux - Modélisation du puits, résitance équivalente, méthode de l'ASHRAE
Cours 5	Conception des échangeurs verticaux - Interférences entre les puits, température de pénalité, méthode suédoise, fonctions-g
Cours 6	Circuit hydraulique, choix des fluides caloporteurs et des pompes
Cours 7	Choix des configurations internes
Cours 8	Analyse économique des systèmes géothermiques
Cours 9	Tests de réponse thermique
Cours 10	Analyse système géothermique complet
Cours 11	Conception des échangeurs horizontaux
Cours 12	Systèmes à eau-sous-terraine, systèmes ouverts, puits à colonne
Cours 13	Stockage saisonnier par puits géothermiques , Révision

Laboratoires et travaux pratiques

Sans objet.

Évaluation

Activités	%
Devoirs	30
Projets	30
Examen final	40

Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Sans objet.

Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.

Documentation obligatoire

Notes de cours, Louis Lamarche

Ouvrages de références

Ouvrage de référence:

Lamarche, L.« Fundamentals of Geothermal Heat Pump Systems: Design and Application» Springer , 2023

Autres:

Rees, S. «Advances in ground-source heat pump systems» Elsevier, 2016

Chiasson A. « Geothermal Heat Pump and Heat Engine Systems: Theory And Practice» John Wiley & Sons, Ltd. 2016.

Banks D. « An introduction to thermogeology : ground source heating and cooling», Hoboken, NJ : John Wiley & Sons, Ltd. 2012.

Lemale J,. « La géothermie », Dunod, 2009.

Gupta H. Roy S. « Geothermal Energy, An alternative resource for the 21st century », Elsevier, 2007.

S.P. Kavanaugh, K. Rafferty, « Ground-Source heat pumps: Design of geothermal systems for commercial and institutional buildings » American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Atlanta (1997).

DiPippo R. « Geothermal Power Plants,principles, Applications, Case studies and Environmental Impact », Elsevier, 2008.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.ensmtl.ca