L'objectif principal de ce projet est d'identifier le comportement des echangeurs de chaleur souterrains dans les sols. Les echangeurs de chaleur souterrains inclus dans ce projet sont l'echangeur de chaleur de puits de forage et l'echangeur de chaleur geothermique horizontal. Les enquetes suivantes ont ete menees dans le cadre de ce projet: La premiere consiste a introduire le transfert hydrothermique dans la modelisation numerique des echangeurs geothermiques installes sur un site en Alsace (France). Dans cette partie, les fluctuations hydrothermales saisonnieres et la performance de l'echangeur de chaleur de forage peu profond du site avec un systeme de sol multicouche ont ete predites. Les resultats ont montre que les profils hydrothermiques du sol dependaient fortement des proprietes du sol dans differentes couches. Par la suite, le modele a ete utilise pour estimer la performance d'un echangeur de chaleur de forage peu profond installe au meme endroit sur une annee en considerant deux scenarios differents: une temperature d'entree constante et une charge thermique saisonniere. On a constate que le coefficient de performance dans le scenario de temperature d'entree constante reste presque stable pendant la periode de service. Cependant, le coefficient de performance de la thermopompe depend fortement de la charge thermique et montre plus de variance dans le scenario de charge thermique saisonniere. Le rendement de l'echangeur de chaleur peu profond du puits de forage a ete estime pour une periode de cinq ans en supposant la temperature d'entree constante. On a constate que l'energie annuelle totale extraite diminue chaque annee, mais cette diminution est devenue negligeable apres la quatrieme annee. La seconde enquete consiste a identifier les facteurs qui influencent la performance d'un echangeur de chaleur de forage peu profond installe dans les sols. Il a ete constate que l'echangeur de chaleur de forage peu profond installe dans le sable est plus performant que celui de l'argile de 8%. La meme difference de performance entre le sable et l'argile a ete observee dans la plupart des scenarios etudies. Le rendement annuel moyen des thermopompes a presente une variation de plus de 27,2 % selon les conditions meteorologiques, la conductivite thermique du coulis et le niveau de charge thermique. La solution multitubulaire et la vitesse du fluide caloporteur ont egalement influence le rendement de la thermopompe, variant entre 12,2 et 16,2 %. D'autres facteurs tels que l'etat hydraulique, le debit d'eau souterraine, la capacite calorifique volumetrique du coulis, le diametre du coulis, l'espacement des tiges, le diametre interieur du tuyau, l'epaisseur du tuyau, la conductivite thermique du tuyau, le materiau du fluide porteur et le mode de charge thermique ont eu un impact moindre sur le coefficient de performance de la thermopompe, variant entre 0 et 11,6%. La troisieme etude concerne l'analyse de sensibilite des essais de reponse thermique pour les echangeurs de chaleur de forage installes dans les sols. Cette etude a ete menee pour trouver une approche alternative a l'estimation de la conductivite thermique effective sur le terrain en tenant compte de differents moments d'essai, conditions de terrain et longueurs de conduite en U. Pour atteindre cet objectif, les essais de reponse thermique ont ete effectues numeriquement dans de l'argile, du limon sableux et du sable pendant les jours les plus chauds d l'annee en ete et les jours les plus froids de l'annee en hiver avec differentes longueurs de tuyaux en U et differents niveaux d'eau souterraine. Les resultats ont montre que la conductivite thermique effective du sol etait plus elevee en hiver qu'en ete, tandis que cette difference devenait moins significative pour les conduites en U de plus de 30 m. La conductivite thermique effective du sol variait lineairement avec un nouveau rapport defini? (la profondeur du niveau d'eau divisee par la longueur des conduites en U). Elle variait egalement en fonction de la longueur de la conduite en U sous forme polynomiale (second degre). Enfin, une approche analytique est proposee pour estimer la conductivite thermique effective du sol. La derniere etude traite l'identification de la difference de performance d'un modele de simulation numerique avec les limites de Neumann et de Dirichlet a la surface du sol pour un echangeur horizontal de chaleur souterraine. Dans le cadre de cette etude, un cadre numerique tenant compte de l'interaction entre l'atmosphere, le sol et l'echangeur de chaleur geothermique horizontal a ete propose et valide. Les temperatures de sortie d'un echangeur horizontal de chaleur de type slinky-type installe dans un sol multicouche ont ensuite ete etudiees dans le cadre du scenario de chauffage. Les resultats ont montre que le fonctionnement de l'echangeur de chaleur geothermique horizontal affectait evidemment la temperature a la surface du sol et le flux de chaleur souterraine. L'augmentation de la profondeur de montage de 0,5 a 2 m a augmente la temperature de sortie. Cependant, cette augmentation etait negligeable lorsque la profondeur d'installation passait de 0,5 a 1 m. On a egalement constate que la non prise en compte de l'interaction atmosphere-sol surestimait la temperature annuelle de sortie du fluide dans le scenario de chauffage, et cette surestimation a diminue de 47,99% a 17,16% lorsque la profondeur d'installation passait de 0,5 a 2 m. (auteur)