Mesures et optimisation de l’installation avec pieux énergétiques du Dock Midfield de l’aéroport de Zürich. Rapport intermédiaire

Le Dock Midfield est le nouveau terminal E de l’aeroport de Zurich. Avec une longueur de 500 m sur une largeur de 30 m, il a ete construit dans le triangle des pistes dans le cadre de la 5e etape de developpement de l’aeroport. En raison de mauvaises conditions geologiques (terrain meuble forme par d’anciens fonds lacustres), le bâtiment a du etre construit sur 440 pieux de fondation. Les pieux sont de gros diametres (de 90 a 150 cm) et sont fiches dans une couche de moraine de fond situee a environ 30 metres de profondeur. Dans le but de contribuer au chauffage et au refroidissement du bâtiment, plus de 300 pieux sont utilises en pieux energetiques. Le bâtiment a ete mis en service en automne 2003. Les mesures de l’installation utilisant les pieux energetiques ont debute en octobre 2004 pour une duree de 2 ans. Des problemes avec l’acquisition des mesures realisee avec le systeme de controle du bâtiment ont demande beaucoup plus d’effort pour leur traitement. Des corrections ont ete apportees pour combler les trous de mesure. Toutes les mesures ont ete controlees et analysees pour la premiere annee de mesure, soit d’octobre 2004 a septembre 2005. Le bilan energetique du systeme, et en particulier les demandes d’energie annuelles de chauffage et de refroidissement sont proches des valeurs etablies durant la phase de planification. D’autre part, les performances thermiques du systeme sont tres bonnes. Ceci confirme la necessite et le bien fonde d’une planification detaillee et soigneuse de ce type de systeme, et d’une procedure de dimensionnement basee sur des etudes detaillees, incluant deux tests de reponse geothermiques, des simulations thermiques dynamiques du bâtiment et du systeme avec pieux energetiques. La demande d’energie de chauffage a ete mesuree a 3'050 MWh/an, dont 2'310 (76%) couvert par la pompe a chaleur (PAC) couplee aux pieux energetiques. Le reste est assure par le reseau de chauffage a distance. Le coefficient de performance annuel (COPA) de la PAC est etabli a 3.7. Le niveau de temperature annuel moyen a l’entree de l’evaporateur est mesure a 9°C et a 40°C a la sortie du condenseur. La demande de refroidissement, mesuree a 1'210 MWh/an, est couverte a raison de 460 MWh/an (38%) pour satisfaire des besoins de chauffage, 580 MWh/an (48%) par geocooling et 180 MWh/an (14%) avec la PAC utilisee comme machine frigorifique. L’efficacite annuelle de cette derniere (EffCOMA) est basse (2.3) relativement a l’efficacite annuelle de geocooling (GeoCool), dont la valeur est exceptionnellement bonne (44). L’efficacite globale annuelle du systeme (SystEff), definie par l’energie thermique en chaud et en froid delivree par le systeme divisee par l’energie electrique totale pour le faire fonctionner, est proche de 5. Le bilan energetique des pieux montre que 39% de l’energie annuelle extraite est reinjectee par geocooling. Cette valeur est compatible et conforme aux predictions etablies lors de la phase de planification du systeme. Rapportees par metre lineaire de pieu, la puissance moyenne et l’energie annuelle extraite ont ete etablies a respectivement 38 W/m et 183 kWh/(m an). En injection de chaleur, et donc pour le geocooling, ces valeurs sont de 19 W/m et 71 kWh/(m an). Un potentiel d’amelioration existe avec la distribution de refroidissement. Il est quantifie en supposant que la machine frigorifique n’aie pas besoin d’etre mise en marche. Avec cette hypothese l’efficacite globale du systeme augmenterait de 4.9 a 5.4. Ceci impliquerait que la temperature de depart dans la distribution de refroidissement, fixee actuellement a 14°C, puisse etre augmentee. On peut relever que la temperature de retour dans la distribution de refroidissement, prevue a 21 °C dans la phase de planification, est mesuree a seulement 17 °C, ce qui laisse entrevoir un potentiel d’optimisation.