Forage de sondes verticales géothermiques

Le lot porte sur la réalisation de cinq sondes verticales géothermiques dans les alluvions quaternaires, destinées à une installation PAC sol/eau. La prestation est réalisée conformément à la NF EN 17522, avec prise en charge des démarches administratives, de l'installation, des forages, des sondes, des protections, de la remise en état et du nettoyage final.

Forages et sondes

• Réalisation de cinq forages verticaux ou obliques, avec une déviation maximale de 2 %, à 99 m linéaires de profondeur par forage, soit au moins 495 m linéaires au total, pour un échange thermique minimal de 20 kW.
• Forages de diamètre 178 mm, implantation selon le plan masse, acheminement et repli d'une foreuse adaptée, y compris trépanage en cas de rencontre de roche.
• Fourniture et pose d'épingles de captage en PE100 Ø32 x 2,9 mm NF, constituées de quatre tubes en double U montés par polyfusion sur une tête. Le double U est séparé en deux circuits indépendants ; les sondes sont testées en atelier et peuvent être prévues pour une pression d'utilisation de 16 bars.
• Injection d'un coulis géothermique conforme à la NF EN 17522, de conductivité thermique égale à 2 W/m.K, protection en tête, collecteurs, remplissage en eau et mise à jour des plans d'exécution selon les forages réalisés.

Démarches, chantier et interfaces

La prestation comprend les DICT, la déclaration sur la plateforme GMI, les démarches DRIRE/GMI nécessaires, la déclaration de travaux en trois exemplaires, la signalisation du trafic des engins, le plan de circulation et la localisation exacte des forages, profondeurs, réseaux enterrés et collecteurs.

L'entreprise fournit l'eau et l'énergie nécessaires, évacue les déblais, boues et rejets solides ou liquides, assure le nettoyage des voiries salies par les engins et remet le site en état. L'accès aux trois forages situés au nord s'effectue par le portail de la rue des Juifs ; des engins sur pneus et des protections sont demandés pour préserver les arbres de la cour de maternelles et les revêtements existants.

Les plans d'atelier et de chantier, notes de calcul, plans de détails, caractéristiques des matériels et besoins en réservations sont à établir pour visa. La coordination est requise avec les lots techniques, notamment pour les réseaux, supports, alimentations, réservations et mises en service.

Test de réponse thermique

Une sonde test de 99 m, avec le même diamètre de forage et le même type de tubes que le futur champ, est installée et cimentée avec un coulis thermo-activé de conductivité minimale 2,0 W/m.K. Aucun relevé de température ni essai d'injection ne peut commencer avant un repos thermique strict d'au moins 5 jours calendaires révolus après la cimentation ; le protocole indique généralement 5 à 7 jours.

Le TRT comprend notamment :

• injection d'une puissance calorifique constante pendant au moins 72 heures, dans une plage de 40 à 80 W/m de sonde, avec une différence de température entrée/sortie de 3 à 7 °C ;
• débit turbulent recommandé dans les tubes, avec un nombre de Reynolds supérieur à 2500 ; les plages indicatives sont de 0,5 à 1 m³/h pour du double U DN25, 0,7 à 1,4 m³/h pour du double U DN32 et 0,9 à 1,6 m³/h pour du double U DN40 ;
• enregistrement continu du débit, des températures d'entrée et de sortie et des conditions climatiques ;
• mesure du profil vertical par sonde étalonnée à ±0,1 °C ou navette autonome, au minimum tous les 10 m jusqu'à 99 m, soit au moins 11 points, avec attention particulière sur les 0 à 15 premiers mètres ;
• circulation passive en boucle fermée pendant 30 à 60 minutes avant l'injection pour confirmer la température initiale globale T0 ;
• remise d'un graphique du profil vertical réel avant le lancement de la modélisation.

En cas d'essai interrompu et non relancé immédiatement, une nouvelle tentative nécessite en pratique un repos d'au moins 10 jours. Toute nouvelle mesure doit tenir compte de la première tentative et de la rémanence thermique.

Modélisation et livrables

La modélisation du champ de cinq sondes de 100 m doit simuler 25 années continues d'exploitation, en intégrant les charges mensuelles de chauffage et de rafraîchissement, les données météorologiques locales, l'interaction entre sondes et le panache thermique. Les logiciels acceptés sont EED, TRNSYS avec module DST ou un équivalent soumis à l'approbation préalable du maître d'œuvre ; les tableurs simplifiés non dynamiques sont interdits.

Le dimensionnement doit maintenir, en pointe de la 25e année, une température minimale de sortie de sonde d'au moins -1,5 °C, ou 0 °C si l'eau claire est retenue sans glycol, et une température estivale maximale de sortie ne dépassant pas 18 °C. Le document mentionne également un seuil de 17 °C pour un géocooling efficace sans démarrage du compresseur.

Le rapport final comprend les graphiques des températures minimales, moyennes et maximales du fluide, les résultats de conductivité et de résistance thermique, les hypothèses et données d'entrée, ainsi qu'une recommandation sur l'entraxe des sondes, le débit de circulation et le fluide caloporteur. Le forage de la sonde test doit être réalisé par une entreprise agréée GMI ; le TRT et la modélisation doivent être réalisés par une entité disposant d'une qualification RGE Études, notamment OPQIBI 1007 ou équivalente OPQTECC.

Récolement et réception

Le dossier de récolement comprend la déclaration de travaux, les plans de récolement et de localisation des puits, les rapports d'essais de captage et les documents nécessaires à l'exploitation. Les contrôles, essais, autocontrôles, évacuation des déchets et remise des DOE sont à la charge du titulaire pour ses ouvrages.