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Évaluation du potentiel des pompes à chaleur géothermique pour la communauté nordique de Kuujjuaq.

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Kanzari, Ines (2019). Évaluation du potentiel des pompes à chaleur géothermique pour la communauté nordique de Kuujjuaq. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 99 p.

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Résumé

La présente contribution porte sur l'évaluation de la faisabilité d’opération des systèmes de pompes à chaleur (PÀC) géothermique à Kuujjuaq, la capitale des quatorze communautés inuites situées au Nunavik où le diesel est la principale source d’énergie disponible pour le chauffage. L’utilisation de PÀC géothermique apparait comme une alternative, mais elles doivent être opérées dans un milieu froid avec des charges de bâtiments débalancées. L’objectif de ce projet de recherche fut d’évaluer la viabilité des PÀC géothermique dans un tel climat subarctique. À cette fin, des données de tomographie de résistivité électrique (ERT) ont été analysées pour évaluer la continuité spatiale du pergélisol à des endroits spécifiques. Aussi, vingt échantillons de sédiments quaternaires et vingt-quatre échantillons de roches ont été ramassés pour analyser leurs propriétés thermiques et hydrauliques en laboratoire, démontrant une conductivité thermique moyenne de 1,6 et 3 W m⁻¹ K⁻¹, respectivement. Finalement, une simulation énergétique d’un bâtiment de référence a été réalisée avec SIMEB afin d’estimer sa consommation en chauffage. Des simulations analytiques de l’opération de PÀC géothermique ont été effectuées avec GLHEPro pour évaluer les économies d’énergies potentielles, qui sont de l’ordre de 54,7 à 76 %. L’étude démontre qu’une PÀC géothermique peut fonctionner dans un climat subarctique et être une alternative locale pour réduire la consommation du diesel dans les communautés nordiques du Québec.

Abstract

This research focuses on the evaluation of the operational feasibility of ground source heat pump (GSHP) systems in Kuujjuaq, the capital of the fourteen Inuit communities in Nunavik where diesel fuel is the main source of energy available for heating. GSHPs appear to be a viable alternative, but their operation in a cold climate with highly unbalanced heating loads needs to be investigated. Hence, the objective of this study was to evaluate the technical viability of GSHP in such a subarctic climate. For this purpose, electrical resistivity tomography (ERT) data were analyzed to evaluate the presence of discontinuous permafrost at specific locations. Then, twenty quaternary sediment samples and twenty-four rock samples were collected to analyze their thermal and hydraulic properties in the laboratory, indicating an average thermal conductivity of 1.6 and 3 W m⁻¹ K⁻¹, respectively. Finally, an energy simulation of a reference building was carried out with SIMEB to estimate its heating consumption. Analytical simulations of the GSHP operation were carried out with GLHEPro to evaluate the potential energy savings, which proved to be on the order of 54.7 to 76 %. The study demonstrates that GSHP can operate in a subarctic climate and can be a local alternative to reduce the diesel consumption in the northern communities of Québec.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Raymond, Jasmin
Co-directeurs de mémoire/thèse: Gloaguen, Erwan
Mots-clés libres: énergie; géothermie; subarctique; consommation énergétique; conductivité thermique; Nunavik; energy; geothermal; subarctic; energy consumption; thermal conductivity; Nunavik
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 08 nov. 2019 17:45
Dernière modification: 08 nov. 2019 17:45
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/9063

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