Modélisation et gestion d’un système de valorisation de la chaleur issue d’un centre de calcul pour le chauffage des bâtiments

Dans un contexte de transition énergétique dans le secteur du bâtiment, ce projet explore la valorisation de la chaleur générée par les centres de calcul pour le chauffage. Inspirée par le centre Mammouth de l’Université de Sherbrooke, l’étude s’appuie sur des données réelles de températures d’eau (10 à 25 °C), offrant une source d’énergie à basse température favorable au fonctionnement de thermopompes alimentant un circuit de chauffage à 45 °C. Le système est modélisé à l’aide d’une approche numérique intégrée : Un réservoir d’eau chaude stratifié est représenté par des équations de distribution de chaleur entre noeuds, tandis que le bâtiment est simulé par un modèle RC. Les paramètres du modèle RC sont calibrés par un algorithme d’optimisation afin de reproduire les résultats d’un modèle de référence obtenu sous eQUEST. Les thermopompes sont modélisées à partir de table de performance et d’interpolations bilinéaires, tandis qu’une simulation par différences finies couple les sous-modèles et gère les échanges thermiques dynamiques (apports, pertes, stockage). Cette méthodologie permet le développement et l’évaluation de stratégies de contrôle énergétique visant à optimiser l’utilisation de la chaleur disponible et à améliorer la performance globale du système. Les résultats obtenus mettent en évidence l’influence des stratégies de contrôle et de l’architecture du système sur la performance globale. En configuration en boucle ouverte, la stratégie de contrôle la plus performante permet d’atteindre une couverture de charge de 98,56 %, avec une consommation électrique annuelle réduite (85,83 MWh) et un SCOP élevé (4,85), se traduisant par des coûts et des émissions de gaz à effet de serre minimisés. En configuration en boucle fermée, les écarts entre stratégies sont encore plus marqués. La stratégie optimale permet de couvrir environ 98 % des besoins du bâtiment, tout en maintenant un SCOP élevé (4,60) et en réduisant le recours à la chaudière, ce qui conduit à une diminution des émissions de GES (2,12 tCO₂e) et au coût d’exploitation le plus faible. Ces résultats démontrent que le choix de la stratégie de contrôle et la configuration du système, constituent un levier déterminant pour maximiser la valorisation de la chaleur récupérée et améliorer les performances énergétiques, économiques et environnementales des systèmes de récupération de chaleur issus des centres de calcul.