Le présent travail de recherche porte sur l’étude et l’optimisation d’un système de stockage thermique par masse d’eau dans un réservoir enfoui au sol. Relié à des collecteurs solaires et couplé à une pompe à chaleur eau/eau, le réservoir d’eau emmagasine la chaleur captée en été et la restitue en hiver pour le chauffage des locaux et de l’eau sanitaire. Le stockage thermique s’effectue aussi lors de la demande de climatisation. Le bâtiment à l’étude est une maison unifamiliale située à Granby près de Montréal avec une superficie chauffée de 584 m2. Dans le système de base, le réservoir d’eau à un volume de stockage de 30 m3, les collecteurs solaires une superficie de 6m2 et la pompe à chaleur une capacité de 1.5 tonnes de réfrigération. Le chauffage est assuré par des planchers chauffants et avec une unité de traitement d’air. La batterie chaude est reliée à un réservoir d’eau chaude et la batterie froide à un réservoir d’eau froide relié à la thermopompe. Le profil de charge du bâtiment a été réalisé avec une modélisation sur TRNBUILD. Le système de chauffage et climatisation a été modélisé et simulé sur le logiciel TRNSYS. Les résultats obtenus montrent une charge totale de 36344 kWh pour le chauffage des locaux, de l’eau sanitaire et la climatisation.
Le système de base permet une économie totale annuelle de 3679 kWh. Une étude de sensibilité a permis de sélectionner deux systèmes optimisés. Les résultats démontrent l’importance des paramètres : volume de stockage et isolation du réservoir enfoui au sol. Plus le volume de stockage est grand, plus l’économie d’énergie annuelle est importante allant de 3679 kWh pour un réservoir de stockage de 30 m3 à 11344 kWh pour un réservoir de 100m3 couplé à 3 collecteurs au lieu de 2 collecteurs dans le cas de base.
L’isolation du réservoir de stockage joue aussi un rôle important dans le bilan énergétique puisqu’on passe d’une économie d’énergie de 13509 kWh pour un système isolé à 21973 kWh pour un système non isolé. Les résultats obtenus montrent la faisabilité technique d’un système de chauffage et climatisation par stockage thermique, même dans un climat nordique comme le Québec.
Pour conclure ce mémoire, une petite étude économique a été réalisée. Malgré la grande part d’économies d’énergies réalisées annuellement, un tel projet reste peu rentable d’un point de vue économique en raison du faible coût de l’électricité au Québec puisque la période de retour sur investissement du système le plus économique est de 38.6 années
