Les systèmes géothermiques de surface extraient l’énergie du sol via un fluide circulant dans un échangeur pour une profondeur ne dépassant pas 200 m. Deux typologies d’échangeurs sont généralement utilisées : les systèmes avec échangeurs verticaux, principalement affectés par les conditions géologiques ; et les échangeurs horizontaux, plus proche de la surface du sol, impactés essentiellement par les conditions climatiques. Les échanges thermiques dans le sol sont majoritairement des transferts de chaleur par conduction. Ainsi, les propriétés thermo-physiques du sol influencent la quantité d’énergie extraite par les échangeurs. Afin de quantifier les propriétés thermo-physiques d’un sol sous l’influence des conditions géologiques et climatiques, deux dispositifs expérimentaux sont élaborés, conçus, instrumentés et validés. Les résultats expérimentaux apportent de meilleures connaissances scientifiques sur le comportement hydrique d’un sol soumis à des événements pluvieux et l’influence de la compacité sur les propriétés thermiques d’un sol. De plus, une étude numérique, à partir d’une modélisation 2D par éléments finis d’un échangeur air-sol, évalue ses performances énergétiques selon différentes conditions d’humidité de sol et selon différents scénarios de pluie révélant ainsi l’utilité de l’eau pour améliorer significativement ses performances.

Mots clés : systèmes géothermiques de surface, efficacité énergétique, conditions géologiques, conditions climatiques.

• Thèse dirigée par :

– SIROUX Monica, Professeur, Laboratoire ICube, INSA de Strasbourg

– FOND Christophe, Professeur, Laboratoire ICube, Université de Strasbourg

• Thèse encadrée par :

– LIN Jian, Maître de conférences, Laboratoire ICube, Université de Strasbourg

• Rapporteurs :

– SALAGNAC Patrick, Professeur, Laboratoire LaSIE, Université de La Rochelle

– EL GANAOUI Mohammed, Professeur, Laboratoire LERMAB, Université de Lorraine

• Examinateur :

– FEIDT Michel, Professeur, Laboratoire LEMTA, Université de Lorraine