Un système de pompe à chaleur solaire prometteur pour les climats froids

Dans un article publié dans le volume 261 de Applied Thermal Engineering ^[1], une équipe de chercheurs a simulé les performances d’un système de pompe à chaleur géothermique solaire conçu pour les climats froids. Le système, qui intègre un échangeur de chaleur solaire et un échangeur de chaleur géothermique en spirale et en accordéon (« slinky ») intégré aux fondations, a montré des résultats prometteurs en réduisant les risques de gel du sol et en améliorant l’efficacité énergétique des bâtiments.

 

Les chercheurs ont développé un modèle numérique en 3D pour simuler le comportement thermique du système, en prenant en compte les besoins énergétiques du bâtiment, ainsi que les variations de température et de rayonnement solaire au fil du temps. La simulation a montré une réduction significative de la période de gel du sol, passant de 58,3 % à 32,4 % de l’année. De plus, le nombre d’arrêts de la pompe à chaleur causés par des températures de fluide trop basses a diminué de manière drastique, passant de 38,9 % à seulement 5,8 %.

 

Cette approche prometteuse permettrait de réaliser des gains d’efficacité énergétique en limitant la dépendance aux sources d’énergie externes. Elle pourrait ainsi réduire les coûts de chauffage tout en diminuant l’empreinte carbone des bâtiments en combinant énergie solaire et géothermique pour une meilleure gestion des ressources renouvelables.

 

Enfin, des simulations à long terme menées pour différents sites du Minnesota ont révélé que ce système pourrait couvrir une part importante des besoins énergétiques d’un bâtiment tout en réduisant le gel du sol et les arrêts de la pompe à chaleur.

 

Source

^[1] Davani, Shayan, Darbandi, Amirhossein, Gruenes, Jordan, Hoxie, Alison, Mwesigye, Aggrey. "Thermal performance of a solar-assisted slinky foundation heat exchanger coupled with a heat pump in a cold climate." Applied Thermal Engineering, vol. 261, 15 février 2025, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2024.124986. Aussi disponible sur FRIDOC.

 

Image : Experimental Investigations and Numerical Simulation of Thermal Performance of a Horizontal Slinky-Coil Ground Heat Exchanger. https://www.mdpi.com/2071-1050/9/8/1362