Sonde géothermique à caloduc, banc d'essai de formation scolaire, équipement de laboratoire scolaire, équipement de formation thermique pédagogique

ET 262 Sonde géothermique à caloduc, banc d'essai de formation scolaire, équipement de laboratoire scolaire, équipement de formation thermique pédagogique
Dans le domaine de la géothermie de surface, l'énergie thermique stockée sous la surface terrestre est utilisée à des fins de chauffage.
Le système ET 262 illustre le fonctionnement d'une sonde géothermique reposant sur le principe du caloduc. Le dispositif expérimental transparent offre une vue d'ensemble du circuit fermé de transfert thermique : il permet d'observer clairement l'évaporation au sein du caloduc, la condensation dans la tête de sonde ainsi que le reflux du fluide caloporteur le long de la paroi interne du caloduc. Le dispositif permet également d'examiner de plus près les méthodes fondamentales utilisées pour déterminer la conductivité thermique du sol environnant la sonde géothermique.
Le caloduc, dont le comportement opérationnel est étudié, constitue l'élément central du banc d'essai. Ce caloduc renferme un fluide caloporteur à bas point d'ébullition. L'apport thermique provenant du sol est simulé au moyen d'une enveloppe de régulation thermique équipée d'un circuit de chauffage. La chaleur issue du fluide caloporteur est transférée à un fluide de travail circulant à l'intérieur de la tête de sonde. Des capteurs mesurent la température et le débit du fluide de travail au sein de l'échangeur thermique. Ces valeurs mesurées servent à calculer la puissance thermique transférée. Le logiciel exploite ces données pour simuler le bilan énergétique d'une pompe à chaleur raccordée au système.
L'une des méthodes permettant de déterminer la conductivité thermique du sol environnant est le « test de réponse thermique ». Une pompe fait circuler en continu de l'eau chauffée à travers une sonde géothermique en forme de tube en U, immergée dans du sable.
Au cours de ce processus, la température d'entrée et de sortie, le débit ainsi que la puissance de chauffage de la sonde géothermique sont enregistrés. Ces valeurs mesurées sont utilisées pour calculer la conductivité thermique.
Dans le cadre d'une autre expérience, un cylindre de sable est chauffé par une source thermique cylindrique. Le profil de température, qui se diffuse de manière radiale au sein de l'échantillon de sable, est relevé et utilisé pour calculer la conductivité thermique de l'échantillon. Les résultats obtenus par ces deux méthodes sont ensuite comparés. Les valeurs mesurées sont transmises directement à un ordinateur via une connexion USB, où elles peuvent être analysées à l'aide du logiciel fourni. Spécifications

Démonstration du fonctionnement d'une sonde géothermique selon le principe du caloduc ; caloduc en verre avec double enveloppe transparente pour la régulation de la température ; utilisation de l'eau comme fluide caloporteur pour la dissipation de la chaleur dans l'échangeur thermique ; alimentation en fluide caloporteur via le réseau du laboratoire ou via le refroidisseur d'eau WL 110.20, afin de garantir une température d'eau maximale de 16 °C ; simulation du bilan énergétique d'une pompe à chaleur via un logiciel ; réfrigérant R1233zd, GWP : 1 ; logiciel d'acquisition de données via USB sous Windows 8.1 et 10.
Données techniques
Longueur du caloduc : env. 1000 mm ; Ø extérieur du caloduc : env. 56 mm ; Ø extérieur de la double enveloppe de régulation : env. 80 mm. Résistance chauffante dans le circuit de chauffage, puissance : 2 kW. Pompe dans le circuit de chauffage, débit max. : 1,9 m³/h, consommation électrique : 58 W. Sonde géothermique en tube en U (cuivre), longueur : env. 1000 mm. Pompe pour le test de réponse thermique, débit : 4,8…28,2 L/h, consommation électrique : max. 60 W. Résistance chauffante dans le réservoir d'eau, puissance : 100 W. Résistance chauffante dans le bac à sable, puissance : 50 W. Réfrigérant : R1233zd, GWP : 1.
Volume de remplissage : 2,3 kg ; Équivalent CO2 : 0 t. Plages de mesure : température de la résistance chauffante dans l'échantillon de sable : 0…250 °C ; débit : 0,4…6 L/min. 230 V, 50 Hz, monophasé ; 230 V, 60 Hz, monophasé ; 120 V, 60 Hz, monophasé. Certification UL/CSA en option.