Étude expérimentale d'un système géothermique-solaire à faible profondeur pour le chauffage passif et le refroidissement en climat semi-aride.

Abstract

Cette étude vise à évaluer un système hybride combinant la géothermie de surface et l’énergie solaire pour améliorer le chauffage passif et le refroidissement dans le climat semiaride de la région de Ghardaïa. Les travaux sont basés sur un échangeur de chaleur souterrain à air (EAHE) qui exploite la stabilité thermique du sol pour modérer la température de l’air fourni aux bâtiments. Les caractéristiques climatiques du site, y compris les températures de l’air et du sol, le rayonnement solaire et la vitesse du vent, ont été analysées, et la performance thermique du système a été évaluée à l’aide de capteurs météorologiques précis et d’équipements d’acquisition de données. Le transfert de chaleur à l’intérieur du conduit a été examiné plus en détail au moyen de modèles mathématiques et de nombres sans dimension, tels que les nombres de Reynolds et de Nusselt. Pour améliorer les performances du système, une enceinte en verre à cadre en bois a été installée à l’entrée pendant l’hiver afin d’exploiter l’effet de serre et d’augmenter la température de l’air entrant. En été, le conduit vertical au-dessus du sol a été isolé et la surface du sol autour de l’entrée a été recouverte de matériaux isolants afin de réduire le gain de chaleur externe. Les résultats montrent que le système a maintenu une température de l’air relativement stable entre 22 °C et 27 °C malgré d’importantes variations climatiques externes, et que les améliorations proposées ont amélioré l’efficacité du chauffage en hiver et la performance de refroidissement en été, tout en réduisant la consommation d’énergie conventionnelle. L’étude confirme que le couplage de l’énergie solaire avec l’énergie géothermique de surface offre une solution efficace et durable pour atteindre le confort thermique dans les régions désertiques et réduire la demande énergétique des bâtiments