Stockage et déphasage géo thermique dans les sols

[Obamot]

Je pense en particulier à cette suggestion que j'ai lue à plusieurs reprise d'injecter des laits de ciment dans les sous-sols. A mes yeux, ce n'est pas parce-que ça ne se voit pas que ce n'est pas une violente anthropisation de notre milieu avec des conséquences mal connues (modification des karsts en région calcaire donc changement de la porosité des sols par exemple). J'ajoute que la tentation sera grande de glisser doucement de simple laits de ciment vers des composés complexes plus faciles à injecter, plus plastiques plus conducteurs de la chaleur ou je ne sais quoi. Enfin supposons par exemple que des quartiers entiers utilisent cette technique de stockage, les conséquences sur la flore et la faune seront importantes. [...] Qu'en pensez-vous, avez-vous déjà abordé le sujet ?

Oui, questions intéressantes et tout à fait légitimes. Bravo!

Partant du principe qu'on fait un ou deux forages à -300m... Aucune incidence sur ce qui sera proche de la surface (juste un trou de ø30 cm environ...)

Quant au "lait de ciment" (ou au béton liquide, qui durcissent même dans l'eau...), il sont tout simplement inoffensifs... Le béton est le deuxième produit le plus utilisé mondialement par la société, après l'eau potable...

Mais le béton est le plus vieux matériau naturel du monde — puisque la croute océanique en contient, qui s'est formée naturellement => le grès <=
http://fr.wikipedia.org/wiki/Roche_s%C3%A9dimentaire

... grâce à des composants naturellement présents, tels que différentes qualités de sable (silice), le limon, le lœss, l'argile, le calcaire et évidemment l'eau de mer... etc... ceux qui font de la prospection pétrolière connaissent bien ça, puisque la couche peut atteindre des épaisseurs considérables (en dizaines de km...) — Il ne pose donc stritctement aucun problème en contact avec de l'eau potable (par exemple)... Et il n'est pas cher et bon conducteur... Donc aucune raison de ne pas l'utiliser.

Ah au fait mon système de chauffage de serre fonctionne superbien, ça joue son rôle de tampon thermique jour nuit et une partie est en train de chauffer le sous-sous (1 mètre de profondeur). D'une part cette chaleur permettra l'hivernage de mes frileuses en pleine terre (qui souvent pourrissent en hiver, la terre étant à 8, 10 degrés), d'autre part je vais voir à partir de septembre si la chaleur stockée est restituée par ma masse d'eau stockée jouant le rôle d'échangeur et combien de temps.

Pas compris, quels travaux avez-vous entrepris? Des photos?

[cortejuan]

Merci de la réponse particulièrement rapide, OK pour les ciments je suis tout à fait d'accord, mais l'homme étant ce qu'il est, c'est bien le diable si des produits plus complexes à plus forte valeur ajoutée ne sont pas proposés. D'où mon interrogation.

Concernant mon projet, j'avais ouvert un fil sur le sujet :

https://www.econologie.com/forums/chauffage- ... 10226.html

puis j'ai poursuivi sur un autre fil parlant de chauffage par le sol.

Ma réalisation est visible sur "lestropicales.com à l'adresse :

http://www.lestropicales.com/mesgalerie ... bum&aid=22

Cordialement

[Obamot]

Ma_gni_fique (et dire que je suis passé à côté d'un travail aussi méticuleux, j'ai honte...)

Pour l'injection de ciment dans le sol, il y a vraiment très peu de chance que l'on utilise autre chose (éventuellement de la béntonite ...tout aussi innoffensive et/ou certainement une combinaison des deux, puisqu'il en faudra probablement autour de la sonde, pour assurer un bon contact...). Voici une liste non exhaustive de ses avantages:

— fait utiliser un matériau qui est maintenant familier et dont les réseaux de production et de distribution existent.
— bon conducteur thermique.
— se lie facilement avec les agrégats in-situ.
— facile à mettre en œuvre.
— économique.
— choisi parce qu'il est lourd et de forte densité (à part des matériaux plus lourds donc beaucoup plus cher... je ne vois pas...)
— ne se désagrège pas et est donc quasiment inaltérable.
— dont on connaît les réactions et le comportement dans le temps et dans l'espace.
— fait marcher le business des cimentiers qui sont les barrons de la construction (ha,ha)...
— a d'excellentes qualités de résistance mécanique à ces profondeurs => n'oublions pas qu'il est souvent utilisé dans les encrages des murs de soutènement, où l'on envoie des cables dans le sol, puis tout au bout des tirants on injecte une "poche" de ciment/béton qui soutiendra le mur!!! Et qui doit résister à des pressions titanesques (parfois le poids d'une partie de montagne!!!)

Comme ici:



Ou sous les tunnels ferroviaire... donc vraiment aucun souci..

[dedeleco]

On injecte dans le sol aussi du polyuréthane expansif pour redresser des maisons ou immeubles affaissés, par expansion de la mousse polyuréthane dans le sol trop mou, par exemple après une canicule qui fait fissurer les maisons sur de l'argile..
Voir Uretek :
http://www.uretek.fr/

Donc c'est bien pire que le ciment.

Sinon le grès n'est pas du ciment mais du sable de silice qui s'est collé par dissolution et précipitation de la silice sur des millions d'années.

Autrement le plus proche du ciment est la lave en poudre pouzzolane de volcan utilisée par les romains pour faire un ciment de très bonne qualité, qui tient très bien encore 2000ans après !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ciment
http://www.ciment.wikibis.com/pouzzolane.php
http://www.geopolymer.org/fr/archeologi ... -resistant

Cette lave volcanique dans les lahars est un ciment naturel horrible qui devient extra dur !!
http://fr.wikipedia.org/wiki/Lahar


Autrement, 1 mètre correspond à un temps de diffusion de 10 jours à un mois, si sol avec plein d'humus, à faible diffusion thermique. 3 fois plus profond correspond à 9 fois plus longtemps.
Et la serre devrait parvenir à passer l'hiver en stockant à cette profondeur la chaleur d'été.

[Obamot]

Sinon le grès n'est pas du ciment mais du sable de silice qui s'est collé par dissolution et précipitation de la silice sur des millions d'années.

J'ai pas dit que le grès était du «ciment», mais une sorte de «béton naturel».
— Le ciment en construction/bâtiment, c'est le liant (ou tout au moins la partie de la formule chimique qui s'en charge le plus et ce sous différentes combinaisons possibles). Mais on utilise aussi d'autres liants, comme dans: 1) le béton de ciment hydraulique (i.e. adjuvant/s divers); 2) le béton silicate (Chaux), 3) le béton de gypse (gypse) 4) le béton asphalte (pour ne citer que les plus connus). Ainsi que celui que tu cites 5) le béton de pouzzolane.
— Après cela dépend de la proportion des autres ingrédients, dont je ne vais pas faire la liste, mais en gros pour le béton artificiel au ciment portland: silice (sable) et agrégats de différentes granulométrie...
— Dans le grès c'est exatctement pareil il y a liant/s et composant/s selon différentes formules possible et surtout différentes proportions.

Quant à l'humus, à -300m il ne doit pas y en avoir beaucoup? Et en surface, il suffit juste que cela ne gèle pas, et il y a déjà le principe de la serre en elle-même qui agit comme un isolant, avec l'air qu'elle contient. Donc je ne suis pas si sûr que l'on puisse extrapoler comme tu le fais tout le temps. Car finalement, il s'agit de savoir en «pompant» les 18/20°C nécessaires, combien de temps avant que la «pile» ne soit vide...(?) Sachant que l'on va y puiser plusieurs mois! Et c'est là probablement sur ce point spécifique où nos avis ne concordent pas, s'agissant de se passer d'une PAC pour obtenir les performances qu'on s'est proposée d'atteindre a) en matière de chauffage b) en disponibilité d'eau chaude à usage domestique (cuisine/salle de bain/buanderie). «Même si dans le sud il fait plus chaud, con!» [à dire avé l'assent]
Va falloir encore "creuser" un peu le sujet...

[cortejuan]

Bonjour,

merci pour les infos sur les ciments et leurs variétés.

Pour en revenir au sujet, je comprends dédéléco, je comprends que l'on puisse injecter dans le sol les calories solaires, je comprends par de simples calculs que les quantités énergétiques puissent couvrir les besoins sur plusieurs mois. Ce que je comprends moins c'est la disponibilité de ces ressources, car si la diffusion est lente lors du stockage, elle est lente lors du captage. Je crains en particulier qu'en cas de demande forte (grosse chute de température) la seule récupération par fluide caloporteur soit insuffisante, sauf si le terrain est truffé de capteurs. Je crains qu'il se forme une zone froide autour de chaque bitube et que cette zone froide ne mette pas mal de temps à se recharger en énergie, même si tout autour, le sous-sol est chaud.

C'est, entre autres, pour cette raison que le bac dans ma serre fait trois mètres de long pour seulement 50 cm de large et 70/80 de profondeur. C'est un échangeur plus efficace qu'un bac cubique. Je constate quand même que par nuit froide, la température chute sérieusement dans la réserve d'eau bien que la terre depuis trois mois d'installation ait capté une partie de la chaleur quotidienne.

La raison me semble due à la seule extraction des calories dans ma réserve, l'inertie de l'échange avec la terre étant trop grande par rapport à la demande. C'est vrai que la différence avec une maison neuve est de taille, une serre ce n'est pas vraiment un modèle d'isolation...

Je continue à creuser la chose en améliorant le système d'échange.

Cordialement

[dedeleco]

Très bonne remarque, sur un problème essentiel, mais un échangeur se calcule, en surface et volume de stockage, très souvent insuffisant pour puits canadien et le débit sortant est comparable à celui entrant, et on peut mettre un tampon stockeur plus petit avec échangeur plus efficace, pour lisser les pics en demande.
De fait c'est augmenter l'inertie thermique pour passer les pics de nuit sans problème.

Avez vous fait un calcul sur votre système, au moins ordres de grandeur, besoins, taille, diffusion, échanges, etc...?
Si j'ai les dimensions, apports et pertes thermiques de la serre, durée de stockage désirée, nature de la terre, (humus? distance de diffusion 3 fois plus courte que pour de la roche calcaire dure), je peux essayer de voir.
Les puits canadiens de PAC sont souvent sous dimensionnés.
Pour 4 mois, le volume minimum est d'environ 1000m3, possible à bas prix qu'avec des perçages ou forages. Avec une serre si on perd plus, le volume peut diminuer.

La forme du stockage ne compte pas, mais seule la disposition des tubes (surtout distance entre eux) compte. Il vaut mieux pour minimiser les pertes une forme quasi sphérique truffée des tubes à la distance entre eux nécessaire.

Pour les rares grands froids l'aide d'une chaudière évite de surdimensionner le stockage juste pour 1% des cas.
A www.dlsc.ca, très froid en hiver, ils ont fait cela, tampons et secours (surtout pour l'eau chaude sanitaire en hiver).

Pour cette raison, je pense que diminuer le prix des perçages ou forages permet d'augmenter leur nombres si nécessaire sans faire exploser le prix.

[phil53]

Afin de ne pas gaspiller la chaleur produite, il faut prévoir un volume de stockage temporaire des calories et pouvoir ainsi lisser les pics et continuer à diffuser en profondeur même une partie de la nuit.
Il faut que l'écarte entre la source et la réception soit très faible. Pas expérience sur une piscine, il faut mieux faire circuler de l'eau avec un écart de 1° que d'attendre 10° par exemple.

[dedeleco]

Tout à fait d'accord, qu'il faut bien réfléchir scientifiquement à l'optimum, des échanges thermiques, fonction des surface en contact, des montages et surtout des débits à ajuster automatiquement proche de l'optimum.

Les pics obligent à des surfaces d'échange plus élevées et donc un tampon jour nuit, qui les absorbe, évite des surfaces d'échange chères qui servent peu, juste que pour les pics.
A www.dlsc.ca pour 52 logements, ils ont des beaux tampons de grand volume, quelques m3 par logement.

Les capteurs solaires thermiques (surtout si simples, sans vitre) ont un rendement qui diminue avec leur température (pertes croissant comme la différence de T avec l'air extérieur) et donc le rendement max est à presque pas de différence de T, et assez gros débit, et bon échangeur dans la piscine assez grand.

Cependant, pour ces systèmes solaires il existe différents optimum :
1) l'optimum technique avec le moins de pertes.
2) L'optimum financier qui peut être très différent acceptant des pertes si elles coutent trop cher à supprimer.
Exemple : capteur sous vide très performants à haute température mais chers et donc à surface faible ou capteur rudimentaire très peu cher, et qui peut être multiplié en surface pour le même résultat avec plein de pertes néanmoins, pertes qui existent à 100% avec les capteurs performants et chers, sur les surfaces non couvertes, vu leur prix.

Aussi l'optimum n'a rien d'évident, changé par les impératifs comme manque de place ou architecture locale, qui pousse aux capteurs performants, à moins de faire des capteurs ressemblants à des tuiles sur une grande surface.

Le tampon peut être un volume de terre pas cher isolé un peu mieux (couches isolant terre en feuillets), au lieu de ballon d'eau chaude plus cher, ce qui permet un volume thermique tampon.
Mais reste des pertes de température dans les échangeurs.

Le débit optimal en fonction des échangeurs est important et facile à réguler par programmation d'un microprocesseur ou ordinateur, avec mesure des températures.

Enfin, mon point essentiel est que actuellement presque tous, nous perdons toute la chaleur solaire tombant sur nos toits et jardins et que en récupérer une partie pour l'hiver, avec des moyens pas chers (mais pas optimums en rendement) sera toujours meilleur que de ne rien récupérer du tout.
Ainsi on peut l'utiliser comme complément ou amélioration du rendement d'une PAC sur puits canadien existant, avec un investissement supplémentaire quasi nul, vu que la dépense d'investissement a été déjà faite pour ce puits (s'il est bien conçu avec volume correct ).
Il ne semble pas qu'on a pris conscience de cette évidence.

Aussi, le prix est celui des forages et de rendre assez étanche en périphérie pour conserver la chaleur, prix qui reste à diminuer.

Donc on peut diminuer le prix avec des forages de petit diamètre, par perforateur avec longue rallonge (qui existent comme jai vu chez Uretek) ou en concevant un micro robot foreur automatisé et manipulant une perceuse à percussion, avec évacuation des déblais par circulation d'eau ou avec un second robot évacuant .

Ce n'est pas immédiat pour des bricoleurs, mais réalisable technologiquement pour bien moins cher que la recherche sur les centrales nucléaires, avec bien moins d'inconnues, et encore moins de pollutions et catastrophes.
En France on a tendance à préférer les gros systèmes très lourds, centralisés, comme le nucléaire, ITER, etc... et à mépriser le simple.

[Obamot]

Du nouveau sur le site du chercheur de l'EPFZ

Depuis la décision de sortir du nucléaire, ce prof à l'air de s'enhardir un peu, en devenant plus "affirmatif", quant aux performances ! (Comme quoi les décisions politiques qui vont dans le bon sens, comme il fallait s'y attendre, donnent un véritable coup de fouet à la recherche! Les R&D ne sont apparemment plus muselés...)

Voici le dernier diagramme qui donne 17° C à -300m ! Cette fois on peut être sûr et certain de ce minima ! Enfin un «acquis», bien qu'il soit inférieur aux premiers travaux ! Cette température toute l'année disponible, est très encourageante pour la suite. C'est magnifique! Enfin du concret et du tangible !

3,5 kWh / m2



Et voici la dernière publication:
http://www.viagialla.ch/publication/?L=1

Hélas en allemand exclusivement...