Etude numérique d’un récupérateur d’eau de pluie géothermique

Un réservoir d’eau de pluie est un dispositif permettant de récupérer l’eau de pluie provenant d’une toiture ou d’un réseau d’évacuation. Ils permettent une certaine autonomie quant aux besoins en eau douce et permettent de soulager les réseaux d’eaux usées en cas d’épisodes pluvieux ainsi que de soulager la source d’eau potable publique dans un contexte de sécheresses estivales plus fréquentes en France. Ces réservoirs peuvent être en surface ou enterrés. Les réservoirs enterrés de grande taille (plusieurs  m3) sont alors assimilables à des sondes géothermiques uniques mais de grande surface d’échange qui peuvent être « activées » thermiquement par l’immersion d’un échangeur de chaleur. Il s’agit alors d’une solution semi passive et à faible technicité consistant à utiliser une stratégie de geocooling (puits climatique hydraulique, puits climatique aéraulique). Cette publication présente un modèle numérique de ce système dans un cas d’étude en utilisant un modèle simplifié en 2D en coordonnées cylindriques axisymétriques. Le modèle se décompose en un modèle analytique de l’échangeur hydraulique immergé, en un double modèle zonal sur le volume d’eau et le volume d’air au-dessus de l’eau et un modèle discrétisé par la méthode des volumes finis sur le sol et le réservoir. L’étude présente les performances du système couplé à une centrale de VMC double flux. L’énergie soutirée au système via une boucle d’eau glycolée servant à préchauffer l’air en hiver pour permettre l’utilisation de l’échangeur tout l’hiver (évitement des problèmes de givrage) et de recharger le sol en frigories en vue de l’été et servant à rafraîchir l’air neuf en été pour éviter le recours à la climatisation active. Ce papier décrit le modèle déployé, son optimisation et les résultats qui en découlent notamment en termes de performances (puissances maximum soutirables, COP).