En géothermie, on fait en général la distinction entre géothermie de surface et géothermie profonde.
Géothermie
Geothermal energy in technical education
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L’échangeur de chaleur sert à transférer la chaleur d’un flux de matière à un autre flux de matière dont la température de départ est inférieure. Ces matières peuvent être à l’état gazeux ou liquide. Ce transfert de chaleur implique de manière fondamentale une différence de température entre les deux fluides.
Échangeurs de chaleur
Mesures des propriétés de transfert thermique sur cinq types différents d'échangeurs de chaleur, commande de l’installation via l’API
Contenu didactique/essais
- avec un échangeur de chaleur (WL 110.01 à WL 110.05)
- enregistrement des profils de température
- détermination du coefficient global moyen de transfert de chaleur
- comparaison de différents types d’échangeurs de chaleur
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Échangeur de chaleur transparent avec point de mesure additionnel de la température à mi-course; fonctionnement avec courant parallèle et contre-courant
Contenu didactique/essais
- avec l’unité d’alimentation WL 110
- fonctionnement et comportement en fonctionnement d’un échangeur de chaleur coaxial
- enregistrement des profils de température:
à courant parallèle
à contre-courant
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Échangeur de chaleur standard à plaques fonctionnant avec courant parallèle et contre-courant
Contenu didactique/essais
- avec l’unité d’alimentation WL 110
- fonctionnement et comportement en fonctionnement d’un échangeur de chaleur à plaques
- enregistrement des profils de température:
à courant parallèle
à contre-courant
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Échangeur de chaleur standard transparent fonctionnant avec courant parallèle croisé et contre-courant croisé
Contenu didactique/essais
- avec l’unité d’alimentation WL 110
- fonctionnement et comportement en fonctionnement d’un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire (courants croisés)
- enregistrement des profils de température:
à courant croisé parallèle
à contre-courant croisé
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Transfert de chaleur entre l'eau et l'air; fonctionnement en courant croisé
Contenu didactique/essais
- avec l’unité d’alimentation WL 110
- fonction et comportement en fonctionnement d’un échangeur de chaleur à ailettes
- détermination du coefficient global de transfert de chaleur
- influence de la capacité thermique
- comparaison avec d’autres types d’échangeurs de chaleur
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Comparaison d'échangeur de chaleur à plaques, échangeur de chaleur coaxial, échangeur de chaleur à faisceau tubulaire, échangeur de chaleur à lamelles et réservoir agitateur avec double enveloppe et serpentin
Contenu didactique/essais
- familiarisation avec les processus de transfert de chaleur
- transfert de chaleur convectif
- transfert de chaleur
- détermination du coefficient global de transfert de chaleur
- établissement des courbes de température pour les différents échangeurs de chaleur
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La géothermie de surface repose sur le même principe de base que l’héliothermie. La source de chaleur n’étant ici pas le soleil, mais le sol. Un système de conduites se trouve dans le sol, dans lequel circule un fluide caloporteur liquide.
Géothermie de surface
Pompe à chaleur
Refroidissement et réchauffement des échangeurs chaleur directement tangible
Contenu didactique/essais
- bases d’un circuit frigorifique à compression
- composants principaux d’une installation frigorifique
- compresseur, évaporateur, condenseur, élément d’expansion
- rapport entre pression et point d’ébullition d’un liquide
- fonction d’une installation frigorifique/pompe à chaleur
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Les éléments transparents permettent d'avoir un aperçu de la transformation d'état du fluide caloporteur
Contenu didactique/essais
- bases de la géothermie
- comportement en service d’une sonde géothermique avec principe du heatpipe
- détermination de la quantité de chaleur extractible du heatpipe lorsque l’on varie la charge thermique
- variation de la quantité de remplissage du fluide caloporteur contenu
- étude du profil de température radial dans un échantillon de sable et détermination de la conductivité thermique
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Exploitation de la géothermie dans un système ouvert sans répercussion thermique
Contenu didactique/essais
- principes de base de l’exploitation géothermique
- comportement en service d’un système à deux puits
- caractéristiques hydrauliques et thermiques de la terre
- détermination de la puissance thermique exploitable
- principes de base et bilan énergétique d’une pompe à chaleur
Pompe à chaleur pour le fonctionnement avec différentes sources, opérer le régulateur de chauffage via écran tactile ou un navigateur web
Contenu didactique/essais
- introduction aux applications des pompes à chaleur pour chauffage domestique et préparation d’eau chaude
- utilisation de la pompe à chaleur pour le refroidissement
- avantages et inconvénients de différentes configurations d’installations (pompe à chaleur à eau glycolée, pompe à chaleur à air)
- configuration et le réglage d’un régulateur de chauffage pour la commande d’une pompe à chaleur
- comportement en service en cas d’offres et de besoins de chaleur variables
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Utilisation comme dissipateur ou source de chaleur
Contenu didactique/essais
- bilan énergétique dans des systèmes de chauffage combinés pour la production d’eau sanitaire et de chauffage
- transmission de la chaleur au sein d’un chauffage au sol
- exploitation de sources de chaleur pour systèmes de pompes à chaleur
- objectifs didactiques du système modulaire HL 320
Utilisation comme dissipateur ou source de chaleur
Contenu didactique/essais
- utilisation d’un ventilo-convecteur pour le chauffage ou le refroidissement domestique
- influence de la différence de température entre l’entrée et le retour du circuit de chauffage sur l’efficacité totale d’une installation de chauffage
- conditions de fonctionnement en cas d’utilisation de l’échangeur de chaleur à air dans un système de pompe à chaleur
- comparaison d’un échangeur de chaleur à air avec d’autres sources de chaleur d’un système de pompe à chaleur
Il existe différentes possibilités de classification des ressources de chaleur relevant de la géothermie profonde. Pour classer les différents gisements, on peut utiliser comme critère la profondeur de forage requise, l’origine de l’énergie géothermique, le type d’exploitation ou le niveau de température.
Géothermie profonde
Générateur de vapeur chauffé au gaz à l'échelle du laboratoire pour vapeur humide ou surchauffée; avec condenseur intégré
Contenu didactique/essais
- découverte et étude des caractéristiques spécifiques d’une chaudière
- rendement d’un générateur de vapeur
- analyse des gaz d’échappement
- effet de différents ajustages du brûleur
- température et pression de saturation de la vapeur
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Turbine à vapeur à un étage avec mesure de puissance; alimention en vapeur par ET 850, chauffé au gaz ou ET 852, électrique
Contenu didactique/essais
- mode de fonctionnement d’une turbine à vapeur:
- consommation de vapeur de la turbine
- puissance de la turbine à différents réglages
- étude des pertes au niveau des différents composants de la turbine
- évolution de la puissance et du couple de rotation
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