CONTRIBUTION A LA MODELISATION SIMPLIFIEE D'UN STOCKAGE THERMIQUE INTEGRE A UN SYSTEME DE CHAUFFAGE SOLAIRE ACTIF PDF Download
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Author: ALI.. AMJJOUD
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Languages : fr
Pages : 212
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CONSTRUCTION D'UN MODELE SIMPLE D'ACCUMULATION DE CHALEUR SENSIBLE. ETABLISSEMENT, PAR UNE ETUDE DIMENSIONNELLE, DES PARAMETRES CARACTERISANT LES 3 PHASES (STOCKAGE, DESTOCKAGE ET RELAXATION) DE FONCTIONNEMENT DE L'ACCUMULATION. TEST DE LA VALIDITE DU MODELE PAR COMPARAISON AVEC UN MODELE PLUS FIN. SIMULATIONS NUMERIQUES DU SYSTEME COMPLET (CHAUFFAGE ET STOCKAGE) DANS DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES REELLES PERMETTANT DE DEGAGER DES TENDANCES CONCERNANT L'EVOLUTION DU SYSTEME EN FONCTION DES DIMENSIONS ET DE LA GESTION DU STOCKAGE
Author: ALI.. AMJJOUD
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Pages : 212
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CONSTRUCTION D'UN MODELE SIMPLE D'ACCUMULATION DE CHALEUR SENSIBLE. ETABLISSEMENT, PAR UNE ETUDE DIMENSIONNELLE, DES PARAMETRES CARACTERISANT LES 3 PHASES (STOCKAGE, DESTOCKAGE ET RELAXATION) DE FONCTIONNEMENT DE L'ACCUMULATION. TEST DE LA VALIDITE DU MODELE PAR COMPARAISON AVEC UN MODELE PLUS FIN. SIMULATIONS NUMERIQUES DU SYSTEME COMPLET (CHAUFFAGE ET STOCKAGE) DANS DES CONDITIONS METEOROLOGIQUES REELLES PERMETTANT DE DEGAGER DES TENDANCES CONCERNANT L'EVOLUTION DU SYSTEME EN FONCTION DES DIMENSIONS ET DE LA GESTION DU STOCKAGE
Author: Eric Pernot
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Languages : fr
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L'un des principaux leviers technologiques permettant le développement industriel de process de production énergétique renouvelable et à haute efficacité, consiste en l'élaboration d'une solution innovante de stockage de l'énergie. Ce système de stockage doit permettre de lisser la période de production et ainsi de suivre au plus près les besoins des consommateurs. Parmi les solutions existantes, le stockage thermique par chaleur latente présente de nombreux avantages qui font qu'aujourd'hui il fait l'objet de plusieurs travaux de recherche et de développement. Cette technologie est basée sur le principe que certaines classes de matériaux, appelés matériaux à changement de phase (MCP), libèrent (transition liquide/solide) ou accumulent (transition solide/liquide) de l'énergie lorsqu'ils sont soumis à un changement de phase. En amont du développement d'un design de stockage, il est essentiel de comprendre et de maitriser les processus thermiques entrant en jeu lors des phases de fusion et de solidification du matériau et cette compréhension passe par le développement de modèles numériques adaptés aux problématiques rencontrées. Dans le cadre de ce manuscrit, la filière technologique qui nous intéresse est celle des centrales solaires à concentration. Porté par l'ADEME dans le cadre du projet STARS (Stockage Thermique appliqué à l'extension de pRoduction d'énergie Solaire thermodynamique), le travail réalisé au sein du LaTEP consiste à analyser les performances d'une solution de stockage via la modélisation de cette dernière en considérant les phénomènes thermiques et hydrauliques. Le travail de modélisation est effectué à l'aide du logiciel de CFD libre de droit OpenFOAM dans lequel est développé et implémenté, par le laboratoire, un module dédié au problème qui nous concerne, à savoir la résolution eulérienne (maillage fixe) des équations de conservation pour un fluide incompressible, en présence d'un changement de phase solide-liquide dominé par des mouvements convectifs (convection-dominated phase change). Concernant les problèmes de transition de phase, diverses méthodes mathématiques et numériques ont été développées pour rendre compte finement de la physique de ces phénomènes. Après avoir effectué une revue de ces dernières dans la première partie du manuscrit, nous avons sélectionné deux formulations que nous avons implémenté dans OpenFOAM. Une fois ce travail réalisé nous avons taché de comparer les résultats renvoyés par ces différentes formulations en les confrontant aux résultats expérimentaux disponibles dans la littérature. Cela nous a permis d'une part de nous conforter dans l'utilisation de nos solveurs et sur la pertinence des résultats obtenus avec ces derniers et d'autre part de mettre en évidence les écarts entre les solutions renvoyées par chaque formulation. Fort de ce constat, nous avons souhaité évaluer l'impact de l'équation d'état utilisée pour relier l'enthalpie et la température, indispensable à la fermeture thermodynamique du système d'équations. Cette comparaison s'est faite par la simulation d'un échangeur type stockage thermique (simulations en 2D) et par l'analyse des performances de ce dernier lors des phases de stockage, de déstockage et au cours de plusieurs séries de cycles. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure sur l'importance d'une bonne caractérisation des MCP afin de pouvoir modéliser leur comportement au plus juste via la formulation mathématique et la loi d'état la plus adaptée.
Author: Jing Wu
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Languages : fr
Pages : 0
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Dans le domaine de la réfrigération des bâtiments, le couplage d'une pompe à chaleur (PAC) avec un stockage d'énergie thermique est un moyen significatif pour en réduire le coût de fonctionnement énergétique et pour mieux dimensionner les équipements. Un prototype de ce système couplé avec un stockage thermique par MCP (Matériaux à Changement de Phase) est construit et mis en oeuvre dans le cadre du projet ANR ACLIRSYS (Commande avancée des systèmes de réfrigération à faible inertie). L'objectif de cette thèse est d'en proposer un modèle dynamique en vue de sa commande. Dans les échangeurs de la PAC, le fluide frigorigène peut être vapeur, liquide ou un mélange des deux tandis que le MCP du stock peut être solide, liquide ou un mélange des deux. Par conséquent, un modèle de type hybride est nécessaire pour tenir compte des différentes configurations possibles afin de résoudre les équations de bilan de masse et d'énergie dont les expressions diffèrent en fonction de ces configurations. Dans ce travail, des modèles statiques sont utilisés pour le compresseur et le détendeur de la PAC, et les modèles des échangeurs de la PAC et du stock sont basés sur une représentation des écoulements par une cascade de Réacteurs Parfaitement Agités Continues (RPAC). Le mécanisme de commutation entre les diverses configurations est conçu pour garantir la continuité de l'évolution simulée du système. Cette commutation est effectuée par des opérations matricielles, ce qui permet d'aboutir à une représentation globale et très compacte du système. Les propriétés thermodynamiques du fluide frigorigène et leurs dérivées partielles sont déterminées de façon analytique à l'aide d'une équation d'état. Deux versions du modèle du stock sont proposées. Une version simplifiée du modèle de surfusion et une version plus détaillée basée sur la méthode des bilans de population. Des données expérimentales recueillies sur le prototype ont permis de valider le modèle développé. Des expérimentations en régime transitoire ont été réalisées en faisant varier les conditions opératoires. Ces données concernent le fonctionnement de la PAC seule, du stock seul et du système couplé. Un bon accord a été obtenu entre les résultats numériques et les données expérimentales.
Author: Chukiat Kooptarnond
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Pages : 150
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STOCKAGE UTILISANT DES BASES ENTERREES. PROGRAMME INFORMATIQUE DEFINISSANT LES ORDRES DE GRANDEUR DES FLUX QUE L'ON PEUT OBTENIR AVEC CE SYSTEME DE STOCKAGE. UTILISATION DE LA METHODE CRANK-NICOLSON AVEC ITERATION DE GAUSS-SEIDEL. ETUDE EXPERIMENTALE ET COMPARAISON AVEC LES VALEURS CALCULEES. ELABORATION D'UN MODELE POUR ETUDIER LE COMPORTEMENT THERMIQUE EN CONFIGURATION REELLE. RENDEMENT GLOBAL MEDIOCRE (12%) DU SYSTEME, MAIS SATISFAISANT POUR LE STOCKAGE (69%); L'AMELIORATION DES PERFORMANCES DEVRA DONC PORTER SUR LE CAPTEUR SOLAIRE A AIR
Author: Blaise Ekomy Ango
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Languages : fr
Pages : 171
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L'objectif de nos travaux de thèse est de concevoir, dimensionner et fabriquer un système actif à matériaux à changement de phase (MCP) pour le rafraîchissement et réchauffement de la maison Napévomo en région Aquitaine, ce dernier participant au concours Solar Décathlon (SDE2010). L'approche proposé a pour but de fournir au lecteur suffisamment de connaissant en stockage thermique à base de MCP pour entreprendre la conception d'un système de rafraîchissement et de réchauffement d'un bâtiment passif. La démarche utilisée consisté dans un premier temps à faire l'état de l'art des systèmes de stockage thermique à base de MCP et à établir un cahier des Charges du système à concevoir. Ces données ont amèné à proposer un modèle de calcul stationnaire basé sur une approche NUT-ε moyennant la caractérisation préalable des MCP pour dimensionner et concevoir le système. Le dimensionnement étant validé en fonction des pertes de charge et le COP (coefficient de performance). Le système est fabriqué à l'échelle 1. Il est composé de quatre échangeurs Air-MCP. Chaque échangeur renferme un amas contenant de MCP. Ils sont disposés en quinconces sur des colonnes de petits tubes. Un ensemble de dispositifs expérimentaux améliorent la conductivité des MCP ainsi que l'échange thermique entre le système et son environnement. Les essais réalisés sur l'un des échangeurs montrent des résultats encourageants. Ce dernier rafraîchit l'air en 7-8 heures et il permet de régénérer les MCP en 6 heures en moyenne. Lors du concours Solar Décathlon (SDE2010), le système installé dans la maison Napévomo a montré sa capacité à assurer le rafraîchissement de l'air ambiant durant les 6 jours de la démonstraction
Author: AZZIZ.. BENALLAL
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Languages : fr
Pages : 208
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L'ETUDE PRESENTEE DANS CETTE THESE S'INSCRIT DANS LE CADRE DE LA RECHERCHE MENEE SUR LES DIFFERENTS PROCEDES D'UTILISATION DE L'ENERGIE SOLAIRE DANS L'HABITAT ET LES SERRES AGRICOLES. LE TRAVAIL REALISE EST L'ANALYSE D'UN SYSTEME DE STOCKAGE ET DE DESTOCKAGE DE CHALEUR DANS LE SOL D'UNE SERRE. DANS CE SYSTEME, L'ECHANGE THERMIQUE S'OPERE PAR LA CIRCULATION DE L'AIR HUMIDE DANS DES CONDUITES ENTERREES. DANS CE TYPE D'INSTALLATION, LA VARIABILITE JOURNALIERE ET SAISONNIERE DE LA DEMANDE D'ENERGIE IMPOSE UNE CERTAINE REGULATION. A CET EFFET, UNE MEILLEURE CONNAISSANCE DE CE SYSTEME PAR MODELISATION EST INDISPENSABLE. ACTUELLEMENT, LES RESEAUX NEURONAUX CONNAISSENT UN ESSOR IMPORTANT NOTAMMENT POUR LA MODELISATION DES SYSTEMES NON LINEAIRES. PAR AILLEURS, LA THEORIE DE LA LOGIQUE FLOUE S'APPLIQUE DE PLUS EN PLUS EN COMMANDE ET EN REGULATION. CES DEUX NOTIONS PRENNENT DONC UNE PLACE IMPORTANTE DANS NOTRE ETUDE. LE TRAVAIL PRESENTE COMPORTE LA MODELISATION DU SYSTEME, L'ETUDE DE SON COMPORTEMENT ET CELLE DE SA REGULATION: EN MODELISATION, NOUS COMPARONS DEUX APPROCHES DIFFERENTES. D'ABORD UNE METHODE CLASSIQUE QUI DONNE UN MODELE ANALYTIQUE, PUIS UNE APPROCHE PAR LES RESEAUX NEURONAUX RECURRENTS QUI ABOUTIT A UN MODELE IDENTIFIE. L'ETUDE EXPERIMENTALE QUE NOUS MENONS SUR LE COMPORTEMENT A MIS EN EVIDENCE LES DIFFERENTS PHENOMENES INTERVENANT A L'INTERIEUR DES CONDUITES. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT PERMIS LA VALIDATION DE CES DEUX MODELES. DANS LA REGULATION, NOUS DEVELOPPONS UNE STRATEGIE DE COMMANDE BASEE SUR LA LOGIQUE FLOUE. DANS LE CAS D'UNE SIMULATION, CETTE COMMANDE A PERMIS D'EFFECTUER UNE OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU SYSTEME ETUDIE. L'ABOUTISSEMENT DE CES TRAVAUX PEUT SE RESUMER EN DEUX PARTIES: LES RESEAUX NEURONAUX RECURRENTS CONFIRMENT LEUR PERFORMANCE D'ADAPTATION POUR NOTRE SYSTEME. EN EFFET, LES NEURONES RECURSIFS CONFERENT AUX RESEAUX UNE CAPACITE D'APPROCHER D'UNE MANIERE APPROPRIEE L'EVOLUTION DU SYSTEME. EN OUTRE, PAR LA SIMPLICITE DE LA STRUCTURE DE CES RESEAUX, CETTE APPROCHE NECESSITE UNE ELABORATION MOINS CONSEQUENTE QUE LA MODELISATION ANALYTIQUE. AYANT LA PARTICULARITE D'EVALUER DES NOTIONS IMPRECISES, LA LOGIQUE FLOUE PARVIENT EFFECTIVEMENT A ETABLIR UNE REGULATION SATISFAISANTE DU SYSTEME. ENFIN, EN PERSPECTIVE, NOUS PROPOSONS LA REALISATION EXPERIMENTALE DU SYSTEME DE REGULATION FLOUE PRESENTE
Author: Fabien Roget
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Languages : fr
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Ce travail est effectué dans le cadre d'une thèse Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE) entre l'entreprise Sophia Antipolis Énergie Développement (SAED) à Valbonne et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) - CNRS - Université du Sud Toulon-Var.L'objectif de cette collaboration est l'évaluation du potentiel technico-économique de divers matériaux pour le stockage de l'énergie thermique par chaleur latente, adapté aux niveaux de température des capteurs solaires développés par SAED. En effet, le stockage de l'énergie est un des principaux verrous technologiques reconnus pour les procédés ayant recours à des énergies renouvelables intermittentes et en particulier pour les centrales héliothermodynamiques.Après une introduction sur le potentiel et l'intérêt des centrales solaires thermodynamiques à basse température, un bref état de l'art des principaux types de stockage de l'énergie est présenté. Le deuxième chapitre aborde plus en détail le principe du stockage thermique par chaleur latente et recense une centaine de matériaux sélectionnés dans la littérature pour leur changement de phase dans la gamme de température 70 - 140°C. Les critères de sélection retenus y sont exposés.Des analyses thermiques par calorimétrie différentielle à balayage sont effectuées de façon systématique sur les différents Matériaux à Changement de Phase (MCP) sélectionnés. Les résultats de ces mesures, présentés dans le chapitre III, caractérisent avec précision le comportement de ces matériaux au chauffage. La transformation au refroidissement est étudiée au moyen d'un dispositif conçu spécifiquement pour représenter au mieux les conditions imposées dans une enceinte industrielle. Cette étude, présentée dans le chapitre IV, permet d'affiner la sélection des MCP pour ne garder que ceux dont la réversibilité du changement d'état est compatible avec une utilisation industrielle en tant que milieu de stockage de l'énergie thermique. Les chapitres V et VI permettent d'étudier plus en détails les spécificités de deux types de MCP que sont les polyols et les mélanges eutectiques de nitrates.Le dernier chapitre est consacré à la modélisation des échanges thermiques au sein d'une cuve de stockage contenant un MCP encapsulé. L'objectif est de disposer d'un outil de prédiction des performances d'une unité de stockage par chaleur latente, afin d'analyser l'influence des différentes solutions envisagées sur le productible d'une centrale thermodynamique solaire et leur impact sur le coût du kWh électrique produit.
Author: Thomas Letz
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Languages : fr
Pages : 239
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MODELISATION D'UN SYSTEME DE CHAUFFAGE AERAULIQUE COMPORTANT DES CAPTEURS SOLAIRES A AIR, UN STOCKAGE DANS DE L'EAU, UN CIRCUIT DE DISTRIBUTION ET UN APPOINT ELECTRIQUE. CET ENSEMBLE EST PILOTE PAR UNE REGULATION, EN FONCTION DES TEMPERATURES MESUREES EN SEPT POINTS PARTICULIERS DU CIRCUIT. LA MODELISATION, QUI TIENT COMPTE DES CARACTERISTIQUES THERMIQUES DU PAVILLON ET DES DONNEES METEOROLOGIQUES DU LIEU D'IMPLANTATION, PERMET D'ETUDIER EN DETAIL LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE DE L'INSTALLATION. DES BILANS ENERGETIQUES ANNUELS CARACTERISANT LES PERFORMANCES GLOBALES DE L'INSTALLATION PEUVENT ETRE ETABLIS POUR N'IMPORTE QUEL LIEU. CETTE MODELISATION SERT DE BASE A UN PROGRAMME DE CALCUL ECONOMIQUE DE DIMENSIONNEMENT D'UNE INSTALLATION EN FONCTION DES PARAMETRES PRECEDEMMENT CITES ET DE PARAMETRES ECONOMIQUES, DONT CERTAINS SONT LAISSES A L'APPRECIATION DE L'UTILISATEUR. DES EXPERIENCES VISANT A DETERMINER LES PERFORMANCES D'UN CAPTEUR A AIR PRODUIT INDUSTRIELLEMENT, AINSI QUE DEUX MODELISATIONS DU CAPTEUR, UNE EN REGIME STATIQUE, L'AUTRE EN REGIME DYNAMIQUE, ONT SERVI DE BASE A LA MODELISATION GLOBALE DU SYSTEME DE CHAUFFAGE. LES EXPERIENCES ONT EN OUTRE MIS EN EVIDENCE LE ROLE IMPORTANT DE L'INERTIE DU CAPTEUR, ET ONT CONDUIT A PROPOSER DES MODIFICATIONS DE LA GEOMETRIE DE LA LAME D'AIR DYNAMIQUE, AFIN D'AMELIORER SES PERFORMANCES
Author: Samir Amraqui
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Languages : fr
Pages : 148
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Book Description
Suite au constat des importants changements climatiques au niveau mondial, des actions sont menées en vue du développement des énergies renouvelables et en particulier de l'énergie solaire. Divers solutions technologiques ont été par là, introduites telles que les capteurs solaires thermiques munis de cellules anti-pertes dont le principe est de permettre l'amélioration du ratio "production de chaleur / investissement" par récupération de l'énergie thermique qu'ils dissipent à l'aide d'un fluide caloporteur. C'est dans ce cadre que s'inscrit ce travail de thèse qui s'appuie sur la modélisation numérique de la convection naturelle couplée au rayonnement thermique dans un capteur solaire équipé de partitions attachées à son vitrage. Trois cas des positions du capteur solaire ont été étudiés à savoir le cas où (a) le capteur est placé dans un champ de pesanteur dont la direction est perpendiculaire au gradient de température, (b) le capteur est placé perpendiculairement au champ de pesanteur, et (c) le capteur solaire est incliné de 45° par rapport à l'horizontal. Le fluide caloporteur considéré est de l'air sec (Pr = 0.71) et ses propriétés physiques, à part sa densité, sont supposées constantes à la température moyenne T0. En plus, l'écoulement est considéré incompressible, laminaire, bidimensionnel et les surfaces radiatives sont supposées grises et isotropes en émission / réflexion. La méthodologie numérique utilisée pour la résolution des équations différentielles gouvernant le transfert de chaleur et l'écoulement dans les systèmes étudiés est de type volumes finis. Le couplage pression - vitesse est traité par l'algorithme SIMPLER et les systèmes algébriques obtenus sont résolus par la méthode des gradients conjugués. Au cours de cette thèse, l'écoulement convectif est régi par différents paramètres de contrôle, à savoir le nombre de Rayleigh Ra, longueur de partition LP, épaisseur de la partition tP, nombre de partitions NP, le rapport de forme du capteur solaire A et l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontal j. Concernant la validation du code de calcul, l'accord obtenu entre nos résultats et ceux disponibles dans la littérature s'est avéré excellent. L'influence des paramètres physiques et géométriques est examinée. Les résultats sont présentés en termes d'isothermes, de lignes de courant, de nombre de Nusselt moyen et de flux de chaleur adimensionnel convectif et radiatif.
Author: Nicole Balbi
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Languages : fr
Pages : 194
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Book Description
PRESENTATION SYNTHETIQUE DES DIFFERENTS TYPES DE MODELISATION, ET DE LA MODELISATION DYNAMIQUE EN PARTICULIER UTILISEE PAR LA SUITE POUR QUATRE SYSTEMES THERMIQUES: LE CHAUFFE EAU SOLAIRE, LE CAPTEUR SOLAIRE A CONCENTRATION, LES CHAMPS CAPTEURS DES CENTRALES DE ST CHAMAS ET DE VIGNOLE-CONCEPTION D'UN REACTEUR ECHANGEUR POUR L'ETUDE DES SYSTEMES THERMOCHIMIQUES. ETUDE DES SYSTEMES A LIAISON-H, THERMOCHIMIQUES, EN PHASE LIQUIDE, POUR LE STOCKAGE DE L'ENERGIE. ETUDE DE LA REACTION ENTRE LA TRIETHYLAMINE ET DEUX ACIDES DIFFERENTS L'ACIDE ACETIQUE ET L'ACIDE FORMIQUE
