Etude expérimentale des systèmes de chauffage solaire pour habitat individuel avec capteurs solaires à air et stockage thermique dans un réservoir de cailloux PDF Download
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Author: Daniel Clément
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Languages : fr
Pages : 488
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Author: Daniel Clément
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Languages : fr
Pages : 488
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Author: Stéphanie Hongois
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Languages : fr
Pages : 0
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Les actions conjointes en faveur d'une meilleure isolation du bâti et de l'expansion des énergies renouvelables dans l'habitat jouent un rôle de premier plan dans la politique de réduction des gaz à effet de serre et la recherche d'une plus grande efficacité énergétique. La présente thèse vise à développer un système de stockage de chaleur par voie thermochimique dédié au chauffage solaire d'une maison individuelle. A cet effet, un matériau de stockage spécifique à été mis au point, à base de zéolithe et de sulfate de magnésium. Le principe, reposant sur un phénomène mixte d'adsorption physique de vapeur d'eau et de réaction chimique d'hydratation, est à caractère inter-saisonnier : en été, la chaleur issue de capteurs solaires thermiques à air est stockée par le matériau, qui se déshydrate selon une réaction endothermique ; en hiver, l'exothermicité de la réaction inverse est exploitée afin de chauffer l'habitat. Après un état de l'art des technologies de stockage thermique, un protocole de préparation de ce matériau composite innovant est établi. Des travaux de caractérisation sont alors entrepris à l'échelle micro et macroscopique. A partir de ces données expérimentales macroscopiques, le système de stockage est dimensionné en fonction des besoins en chaleur pour le chauffage d'une maison individuelle de type Bâtiment Basse Consommation. A l'issue de cette étude, un modèle de réacteur de stockage thermique est élaboré, afin d'interpréter les transferts couplés de matière et de chaleur intervenant dans le lit de matériau et d'optimiser le réacteur de stockage en conséquence. La validité du modèle est ensuite testée et discutée à la lumière des résultats expérimentaux.
Author: Stéphane Mercier
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Languages : fr
Pages : 186
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DESCRIPTION, ANALYSE ET MODELISATION DU SYSTEME. EXPERIMENTATION DE L'ECHANGEUR-ACCUMULATEUR. PROGRAMME DE CALCUL DES PERFORMANCES ANNUELLES A PARTIR DES DONNEES CLIMATIQUES HORAIRES OU TRIHORAIRES REELLES
Author: Houssine Bourhaleb
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Languages : fr
Pages : 163
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MISE AU POINT D'UN CAPTEUR SOLAIRE A AIR PERFORMANT POUR AVOIR DES TEMPERATURES ELEVEES DU FLUIDE CALOPORTEUR. LE SOL CONSTITUE LE RESERVOIR DE CHALEUR FORMANT UN ACCUMULATEUR DANS LEQUEL SONT ENTERRES DES TUYAUX QUI CONSTITUENT L'ECHANGEUR DE CHALEUR.
Author: Guy Royer
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Languages : fr
Pages : 0
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L'analyse des moyens de l'utilisation de l'énergie solaire au profit de l'habitat nous a conduit à reprendre les travaux de MISSENARD sur le rayonnement de parois , d'approfondir l'étude de cette méthode originale de transmission de chaleur, pour en développer les applications tant au profit du chauffage que de la climatisation.Notre première réalisation vit le jour , à la faveur du choc pétrolier de 1974 ,sous la forme d'une maison solaire expérimentale (Elf-Chaffoteaux) à Ploufragan . Cette maison comprenait 45 m2 de capteurs solaires dont 35 m2 consacrés au chauffage et 10 m2 à la production d'eau chaude sanitaire . Le stockage thermique y était obtenu par voie hydraulique et constitué de.3,6 m3 d'eau glycolée.Les observations faites révélèrent les grandes possibilités du rayonnement diffus élevé dont on dispose l'hiver dans nos régions, à la condition de s'en tenir à un niveau de température ( 26 - 32 ʿC ) compatible avec le rayonnement de parois de l'habitat exploitable pour le chauffage .Une étude faite ,dans les années 70, de la consommation d'énergie de l'habitat, a montré que le chauffage en était de loin le poste le plus important ( 10 à 15.000 KWH/an contre 3600 KWH pour l'E. C.S.).A la faveur de Maîtres d'ouvrage convaincus qui acceptaient de participer aux essais pour bénéficier des progrès obtenus, et de nous recevoir pour des campagnes de mesures in-situ , nous avons poursuivi nos études.Les améliorations ont été considérables ,puisque aussi bien, aujourd'hui, une maison solaire bien faite se contente de 16 m2 de capteurs économiques dans les régions du Nord de la Loire , pour le chauffage et la production d'eau chaude sanitaire
Author: Marie Swiatek
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Languages : fr
Pages : 0
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La réglementation thermique sur les bâtiments en France impose le recours aux énergies renouvelables. L'énergie solaire, à la fois thermique et photovoltaïque, présente un grand potentiel en termes de disponibilité. Néanmoins, du fait de son caractère intermittent, des systèmes de stockage associés sont nécessaires. Pour ce qui est des systèmes solaires thermiques, les capteurs solaires intégrant le stockage (CSIS) ont pour avantages une grande simplicité ainsi que des coûts réduits comparés à des systèmes plus classiques. Ils permettent également d'éviter la problématique de la mise en place du stockage, les rendant ainsi adaptés à la rénovation énergétique.Le présent travail de thèse étudie les phénomènes de convection naturelle dans une cavité fermée à haut rapport de forme (H/L = 13) représentant le réservoir de stockage d'un CSIS. Dans un premier temps, un état de l'art des systèmes existants ainsi qu'une étude bibliographique de l'étude de ces systèmes et des phénomènes s'y déroulant sont réalisés. Il y est mis en évidence l'importance de la stratification des températures au sein du réservoir pour l'amélioration des performances globales du système. Dans un second temps, une étude expérimentale de la cavité est effectuée pour la compréhension des écoulements liés à la mise en place d'une stratification thermique satisfaisante, ainsi que des paramètres pouvant l'influencer. Dans cette étude, une plaque de stratification est ajoutée à l'intérieur de la cavité pour canaliser le fluide chaud ascendant, limitant ainsi le brassage. La zone de chauffe représentant l'échange entre la boucle solaire et le réservoir est placée au milieu de la face supérieure du système, résultant en une bonne stratification. Un écoulement inverse est observé au niveau de la sortie de ce canal. Ce phénomène est principalement responsable de l'écart de température obtenu entre le haut et le bas du système. Une étude numérique CFD du système a donc été conduite pour étudier l'influence de différents paramètres sur le comportement thermique et de l'écoulement. La diminution de l'écoulement inverse permet une meilleure circulation du fluide dans la globalité du système. Afin de déterminer si la stratification thermique observée dans le système de stockage conduit à une performance énergétique annuelle satisfaisante du capteur auto-stockeur, une modélisation nodale a été effectuée. Différents paramètres tels que la position de la zone d'échange entre le collecteur et le réservoir de stockage, ou encore l'épaisseur de l'isolant ont été étudiés pour quantifier leur influence sur les performances du système complet.
Author: Pierre Amet
Publisher: Editions Eyrolles
ISBN: 2212145470
Category : Self-Help
Languages : fr
Pages : 162
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De l'installation d'un simple chauffe-eau solaire au système de chauffage avec eau chaude sanitaire, cet ouvrage pose les fondamentaux pour comprendre et s'approprier les connaissances techniques nécessaires à la réalisation d'une installation solaire thermique. La partie théorie vous permettra de concevoir correctement votre installation (dimensionnement, orientation des capteurs, transport et stockage des calories, régulation, etc.), de choisir le matériel à utiliser, et d'évaluer le montant de l'économie rendue possible par le solaire. La partie technique présente les réalisations et les témoignages de 5 constructeurs. Les choix techniques et la mise en oeuvre de chaque chantier sont décrits dans le détail, de même que leur rentabilité financière et les améliorations pouvant encore leur être apportées. Les niveaux de difficultés de ces réalisations diffèrent en fonction des compétences des autoconstructeurs : d'une simple installation solaire en direct dans le plancher chauffant gérée par une petite régulation solaire du commerce à l'utilisation d'un stockage intermédiaire dans un ballon d'eau morte associée à une régulation par automate programmable du commerce, ou même directement par ordinateur. Ce livre s'adresse aux particuliers qui souhaitent se lancer dans l'auto-installation ou simplement maîtriser le vocabulaire technique et comprendre les devis d'installateurs, ainsi qu'aux artisans et installateurs voulant compléter leurs connaissances techniques et découvrir des exemples de réalisations.
Author: Miltiadis Canellias
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Languages : fr
Pages : 280
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ETUDE PAR SIMULATION DE SYSTEMES DE CHAUFFAGE SOLAIRE AVEC ACCUMULATEUR D'EAU CHAUDE A TEMPERATURE UNIFORME ET A TROIS NIVEAUX DE TEMPERATURE. APPLICATION AU CAS D'UNE MAISON INDIVIDUELLE DANS LA REGION DE TOULOUSE AVEC TROIS TYPES DE CORPS DE CHAUFFE: RADIATEURS ACIER, CONVECTEURS ET VENTILOCONVECTEURS. ETUDE EXPERIMENTALE SUR MODELE DU FONCTIONNEMENT DE LA CUVE DE STOCKAGE A STRATIFICATION THERMIQUE
Author: Yu Bai
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Languages : fr
Pages : 158
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Book Description
Les Chauffe-eau Solaires Individuels (CESI) constituent une application judicieuse du solaire thermique dans la mesure où les besoins en eau chaude sont constants tout au long de I'année. Actuellement, la conception de ces installations est bien maîtrisée et elles sont a priori performantes. Les CESI sont généralement gérés avec une régulation mettant en circulation un fluide caloporteur en fonction de I'écart de température entre Ie capteur et Ie stockage. Ce mode de gestion induit des coûts supplémentaires liés aux consommations des auxiliaires (régulateur et circulateur) et des risques de dysfonctionnement liés notamment aux sondes de température et au paramétrage du régulateur. L' alimentation photovoltaïque directe du circulateur (gestion au « fil du soleil ») semble judicieuse puisqu'elle permet de s' affranchir du régulateur et des sondes. Néanmoins, même si quelques industriels proposent des circulateurs spécifiques à ce mode de fonctionnement, aucun résultat expérimental ne permet de déterminer Ie niveau de performance d'une installation gérée au fil du soleil par rapport à un système classique. De plus, sur le plan numérique, aucun modèle de circulateur ne permet d'étudier finement le comportement au démarrage (à faible ensoleillement) de ce type d'installation. Notre travail porte donc sur l'étude numérique et expérimentale du comportement d'un CESI géré au fil du soleil (CESI-PV). Différents dispositifs électroniques permettant d'anticiper l'heure de démarrage du circulateur sont considérés. Un modèle fin du circulateur basique à courant continu a tout d'abord été développé dans l'environnement TRNSYS. Différents dispositifs électroniques (booster à courant linéaire, Maximum Power Point Tracker) ont ensuite été intégrés pour comparer les différentes variantes de «solar pumps » proposées par les industriels. Le modèle de circulateur intègre les comportements électriques du moteur sans balais (brushless) et hydraulique de la pompe centrifuge afin d'étudier l'influence du type de circulateur sur le démarrage du CESI à faible ensoleillement. Le modèle du moteur prend en compte trois étapes successives importantes. Dans un premier temps, les dispositifs électroniques font varier la tension et l'intensité pour mettre en route la circulation du fluide lorsque I'ensoleillement est faible. Puis, lorsque l'intensité de démarrage a été dépassée, le débit du fluide varie en fonction des tensions et intensités appliquées au moteur selon le niveau d'éclairement solaire. Grâce à ce modèle de circulateur intégrant les différents dispositifs électroniques, il est possible d'étudier plus précisément le comportement hydraulique, électrique, mécanique et thermique du CESI, notamment lorsque l'ensoleillement est faible. Il est ainsi possible de comparer les performances énergétiques en fonction du dispositif sachant que le démarrage de l'installation est un paramètre très influant. Nous avons realisé un banc d'essai de CESI-PV à l'Institut National de l'Energie Solaire (INES) au Bourget du Lac (Savoie). Cette installation comporte un capteur solaire de 6 m2 , un module photovoltaïque (20 W), un ballon de 400 litres avec échangeur interne et un système d'acquisition NAPAC assurant également la commande du CESI. Il est possible d'étudier les différentes configurations de CESI-PV en changement Ie type de circulateur. Quatre configurations de CESI-PV ont été étudiées en utilisant deux types de circulateur C.C : - circulateur C.C standard (couplage direct) - circulateur solaire (couplage direct) proposé par un industriel (intégrant un dispositif électronique anticipant la relance du fluide et un MPPT) - circulateur C.C standard avec un booster à courant linéaire (BCL) - circulateur C.C standard avec un condensateur de grande capacité. Le banc d'essais nous a permis dans un premier temps de valider les modèles numériques du circulateur C.C et des dispositifs électroniques. Les résultats de simulation présentent une bonne concordance avec les données expérimentales. Nous avons ensuite exploité les modèles de circulateur et les dispositifs électroniques afin de comparer leurs performances en terme d'éclairement seuil de démarrage, de niveau de débit en fonction de l'ensoleillement et de performances énergétiques. Enfin, une optimisation globale des systèmes CESI et CESI-PV a été réalisée en considérant les performances énergétiques, économiques et environnementales, grâce au couplage des logiciels TRNSYS et GenOpt.
Author: Christophe Plantier
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Languages : fr
Pages : 207
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Book Description
Cette étude a pour objet la recherche d'innovations dans le domaine des chauffe-eau solaires afin d'améliorer le ratio "production de chaleur 1 investissement' de cette technologie. Dans ce but, la démarche de travail a consisté, dans un premier temps, à établir le bilan énergétique détaillé d'un chauffe-eau solaire en fonctionnement pour repérer les points faibles du système et cibler l'apport d'innovation. Pour ce faire, l'outil numérique de simulation dynamique TRNSYS a été utilisé. L'analyse du bilan énergétique du chauffe-eau solaire a montré l'intérêt de réduire les niveaux de températures auxquels le système fonctionne. On peut ainsi espérer réduire les déperditions thermiques et donc fonctionner à un meilleur rendement, mais aussi ralentir la dégradation du matériel due aux sollicitations thermiques. En suivant cette voie de recherche, nous nous sommes intéressés au stockage de chaleur latente dans des matériaux à changement de phase. Le principe de fonctionnement thermique de ces matériaux permet d'envisager un stockage de chaleur beaucoup plus dense qu'un stockage de chaleur sensible dans l'eau, dans des plages de températures intéressant directement la production d'eau chaude sanitaire. Ces matériaux peuvent donc servir de stockage de chaleur et de régulateur des niveaux de températures du système. Un ballon de stockage, intégrant des matériaux à changement de phase encapsulés dans des nodules sphériques, a donc été élaboré puis modélisé. La modélisation des transferts de chaleur dans les matériaux à changement de phase repose sur une méthode appelée enthalpique. Des essais en laboratoire sur un prototype expérimental de ce ballon de stockage ont permis de vérifier le bon fonctionnement du modèle numérique. Grâce au modèle développé, on a pu simuler, dans l'environnement TRNSYS, un chauffe-eau solaire intégrant un stockage à chaleur latente et obtenir ainsi son bilan énergétique détaillé. La comparaison de ce bilan énergétique avec celui d'un système classique a permis d'évaluer l'intérêt de l'innovation. Compte-tenu de la complexité du comportement thermique des matériaux à changement de phase et des simplifications i adoptées par le modèle numérique, il faut rester prudent sur l'analyse des résultats de simulation. Toutefois, ceux-ci révèlent des tendances très positives du nouveau système. Le stockage de chaleur latente sert en effet de régulateur thermique du système et réduit sensiblement les niveaux de températures auxquels fonctionne le chauffe-eau solaire. D'un point de vue numérique, les perspectives de travail concernent un perfectionnement du modèle numérique dans sa précision mais surtout dans ses temps de calcul. Ceux-ci sont trop élevés et empêchent une étude numérique complète du système dans des délais raisonnables. Avec un modèle perfectionné, on pourra mener une recherche du meilleur dimensionnement du stockage à chaleur latente permettant d'optimiser les performances du chauffe-eau solaire. D'un point de vue technologique, une étude technico-économique devrait montrer l'intérêt industriel de l'innovation développée qui est basée sur la simplicité et ne devrait pas entraîner de surcoût rédhibitoire
