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Dissertations / Theses on the topic 'Stockage de chaleur'
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Maaraoui, Samer. "Étude et conception d'une pompe à chaleur résidentielle intégrant un stockage par chaleur latente." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0014/document.
Full textAbstract:
L'introduction des énergies renouvelables intermittentes, la mise en place d'une réglementation thermique qui baisse les besoins de chauffage d'un facteur 5 à 10, entraîne une re-conception des moyens de chauffage intégrant efficacité énergétique et effacement d'équipements domestiques lors des heures de pointe. Cette thèse comporte l'étude et la conception d'une PAC intégrant un stockage thermique par chaleur latente dans son condenseur. Ce stock permettra un effacement d'au moins deux heures. Les besoins d'une maison basse consommation (BBC) ont été évalués ainsi que la quantité de chaleur à stocker afin d'assurer cet effacement. Une étude sur le phénomène de changement de phase et les MCP a été menée afin de sélectionner un matériau adapté à cette application. Le phénomène de changement de phase a été modélisé en régime dynamique. Quatre matériaux candidats ont été sélectionnés et analysés par colorimétrie différentielle (DSC) avec ajustement par méthode inverse. Plusieurs structures de l'échangeur stockeur ont été proposées, simulées et optimisées et deux ont été choisies et réalisées. Les deux échangeurs réalisés ont été testés seuls et intégrés dans un système de PAC. La dernière génération a donné des résultats très encourageants pour le développement d'une PAC à stockage efficace. Finalement, l'apport de stockage a été évalué en termes d'efficacité énergétique et d'émissions de CO2. Cette PAC présente une amélioration potentielle du COP saisonnier de 20 à 30 % comparativement à des PAC air/eau et air/air du fait de la gestion intelligente du stockage/déstockage d'énergie en faisant fonctionner la PAC pendant les heures les plus favorables de la journée et en évitant les cycles courts de fonctionnement correspondant aux besoins thermiques faibles<br>The introduction of intermittent renewable energies, the implementation of a thermal regulation, which decreases heating needs of a factor between 5 and 10, causes a redesign of heating systems integrating energy efficiency and the cut-off of domestic equipments during peak hours. This thesis involves the study and design of a heat pump incorporating a latent thermal storage in its condenser. This storage will allow a cut-off during at least two hours. The heating needs of a low-energy consumption house (BBC) have been estimated as well as the heat amount to be stored so as to ensure such a cut-off. A study on the phase-change phenomenon and the PCM has been carried out in order to select suitable materials for this application. A dynamic model of the phase change was also developed. Four candidate materials were selected and analyzed by tuned Differential Scaning Calorimetry (DSC) with adjustment by the inverse method. Several storing-exchanger structures have been proposed, simulated, and optimized; two of them have been realized. Both heat exchangers have been tested alone and then integrated into a heat pump system. The final generation gave very promising results for the development of an efficient heat pump with storage. Finally, the heat storage effect has been evaluated in terms of energy efficiency and CO2 emissions. This heat pump presents potential improvement of the seasonal COP between 20% and 30% compared to air-to-water and air-to-air heat pumps because of the smart monitoring of the energy storage/delivery due to the heat pump operation during the most favorable hours of the day and by avoiding short cycles operation corresponding to low heating needs
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Metchueng, Kamdem Syntia. "Stockage de chaleur dans l'habitat par sorption zéolite/H2O." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI059/document.
Full textAbstract:
Le couple zéolite/H2O, qui présente une densité énergétique importante et remplit les conditions d’innocuité requises pour un système de stockage de chaleur pour l’habitat, est mis en œuvre dans réacteur modulaire à lit fixe. Un modèle monodimensionnel de transferts couplés de masse et de chaleur dans un lit fixe de grains de zéolite parcourus par un flux d'air humide été élaboré. Ce dernier a été conçu de façon à pouvoir intégrer rapidement des données sur de nouvelles générations de matériaux et coupler le réacteur à d’autres modèles : bâtiment/sous-station/quartier. L'étape de validation expérimentale montre que le modèle permet une estimation satisfaisante de l'autonomie, la durée d'amorçage et la puissance moyenne fournie en phase de décharge ainsi que la durée de charge. Ce modèle est donc un bon outil de dimensionnement et de pilotage du réacteur. L'analyse de sensibilité a montré que l'amélioration des prévisions du modèle requiert une évaluation plus précise de la chaleur complémentaire de sorption et de la porosité du lit. Après avoir estimé les besoins de chauffage d'une maison BBC deux dimensionnements ont été proposés afin d'effacer soit l'hyper-pointe de 18h - 20h soit la semaine la plus froide. Si la première stratégie aboutit à un système de stockage plus compact, la seconde permet de réduire le nombre de cycles marche/arrêt. Pour un îlot de 50 maisons BBC, la notion de foisonnement est considérée lors de l'estimation des besoins en chauffage pendant la semaine la plus froide. La phase de charge du système de stockage se ferait par le biais de la chaleur fatale récupérée dans l'industrie. Pour des stratégies d'effacement similaires (semaine la plus froide en hiver), un volume équivalent de 544 litres par maison dans l'îlot suffit pour répondre aux besoins de chauffage à Nancy contre 580 litres pour une maison BBC seule<br>Heat storage systems for residential house heating could contribute to smoothing the load curve and would help prevent the use of the most polluting power plants or electricity imports during consumption peaks. Thermochemical heat storage systems are suitable for the intended application since they have high energy densities and low thermal losses. This thesis focuses on the design of an adsorption heat storage system that would be used to shed the load curve of the heating device of a house or residential district during the winter peak consumption periods. The zeolite/H2O pair, which has interesting features such as a high energy density and meets the conditions of safety required for a heat storage system for housing, is implemented in a modular fixed bed reactor. A 1D pseudo-homogeneous model was developed in order to simulate the performance of a fixed bed of zeolite during the adsorption and desorption of water. The latter was designed so as to facilitate the integration of data on new generations of materials and model couplings. The need to obtain data on the sorption properties of the zeolite/H2O pair to have reliable simulation results has been demonstrated, particularly at low partial pressures of water vapor and under the operating conditions selected. The experimental validation phase shows that the pseudo-homogeneous model provides a satisfactory estimate of criteria such as the autonomy, the responsiveness and the average power delivered during the discharging phase and the charging time. The model is thus a good sizing and management tool of the reactor. A sensitivity analysis, with the method of Morris, showed that improved model estimates require a more accurate assessment of the additional heat of sorption and porosity of the bed. After assessing the heating needs of the LEB house with a thermal model of the latter in cold climate conditions, two heat storage reactors were sized in order to shed the heating system's load curve either between 6 and 8pm or during the coldest week of the year. While the first strategy results in a more compact storage system, the second makes it possible to reduce the number of on/off cycles. The need for predictive control for monitoring the storage system was highlighted. As for the residential district of 50 LEB houses, diversity is considered when estimating the heating needs of the latter during the coldest week in Nancy. The heat source during the charging phase of the container would be industrial waste heat. During the coldest week, two sizings are suggested. For similar load shedding strategies, the comparison of the equivalent storage volume per house in the district with the storage volume for a single house serves highlights the importance of taking into account diversity. In order to meet the heating needs in Nancy, an equivalent volume of 544 liters per house in the district is sufficient whereas 580 liters are needed for a LEB house
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Ehmimed, Ahmed Jamal. "Etude spectrophotométrique d'un équilibre thermochromique en vue du stockage chimique de l'énergie." Pau, 1993. http://www.theses.fr/1993PAUU3027.
Full textAbstract:
Il s'agit de l'étude de la faisabilité du stockage chimique de l'énergie thermique par l'utilisation de réactions de complexation du chlorure de cobalt en solution alcoolique. Cette solution est thermochromique en lumière visible, d'où l'utilisation de méthodes spectrophotométriques. Les informations de la littérature n'étant pas fiables, il a fallu étudier en détail la solution pour préciser la nature des complexes, déterminer la constante d'équilibre et l'enthalpie de réaction. Il a alors été recherché quelles étaient les conditions optimales (déplacement d'équilibre, concentration) pour obtenir le maximum d'énergie stockée. La conclusion est que l'énergie thermique stockée est trop faible pour que la méthode soit applicable. Un montage original utilisant la spectrophotométrie par fibres optiques a permis de déterminer la répartition spatio-temporelle des températures et des concentrations dans une cellule soumise à des gradients thermiques fixes ou variables dans le temps. Il a été montré en particulier le phénomène de thermodiffusion augmenté par la présence de la réaction chimique.
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Soupart-Caron, Adèle. "Stockage de chaleur dans les matériaux à changement de phase." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAI078/document.
Full textAbstract:
Cette étude concerne la compréhension des mécanismes de transfert de chaleur et le développement d’un système de stockage pour la valorisation de la chaleur fatale industrielle. L’utilisation de Matériaux à Changement de Phase (MCP) permet d’atteindre une densité énergétique élevée et de restituer la chaleur à température constante. Cependant, leur faible conductivité thermique impose d’améliorer les transferts thermiques, notamment par l’utilisation d’échangeurs à surface augmentée. Le but est de comprendre le comportement de tels échangeurs en régime transitoire au contact de MCP. Une étude expérimentale à basse température, où quatre échangeurs de type tube-calandre ont été testés avec différentes orientations (horizontale/verticale) et injections (haut/bas), a mis en évidence des phénomènes de transfert thermique importants, comme la convection naturelle à la charge et la contraction volumique à la décharge. Ces observations ont été validées par un modèle CFD tridimensionnel. Une méthode de comparaison des performances basée sur un calcul d’énergie par le biais d’un maillage expérimental est proposée et permet de sélectionner un échangeur selon les critères de densités énergétiques, de temps caractéristique et de coût. Trois MCP, envisagés pour l’application, ont alors été testés à température réelle (100-200 °C) au contact d’un échangeur tube inox à ailettes transverses en aluminium pour évaluer leur cyclabilité et comparer leur comportement. Le mélange de sels, H105 (Tfusion = 122 °C), n’est pas retenu pour l’application à cause de sa faible densité énergétique (≈ 56 kWh/m3) et sa plage de fusion trop étalée. L’acide sébacique (Tfusion = 132 °C) a un comportement répétable au cours des cycles et une densité énergétique plus élevée (≈ 66 kWh/m3). L’alcool de sucre, l’érythritol (Tfusion = 118 °C), présente de bonnes thermo-physiques (128 kWh/m3) mais la maîtrise de sa cristallisation est un point clé pour l’utiliser en tant que MCP<br>This PhD thesis deals with the understanding of the heat transfer mechanisms and with the development of thermal energy storage system for the industrial waste heat recovery application. The use of Phase Change Materials (PCM) is attractive for its high storage density and its possibility to deliver heat at constant temperature. However, the PCM low thermal conductivity leads to develop heat transfer improvement methods, such as heat exchangers with increased heat transfer surface. The goal is to characterize the behavior of such heat exchangers An experimental study, where four several heat exchangers have been tested with different orientations (horizontal/vertical) and injection types (upward/downward), highlighted the impact of natural convection during the melting process and the volume contraction one during the solidification. These results have been validated through a 3D numerical model. A performance comparison method based on an energy calculation through an experimental mesh is proposed and enables to select a heat exchanger on criteria such as the storage density, the characteristic time and the cost. Three PCM, adapted to our application, have been tested at the intended temperature (100-200 °C) by integrating them into a storage system made of a stainless steel tube with aluminum circular fins. Their ability to resist to repeated cycles has been assessed and their behavior has been compared. The salts mixture, H105 (Tmelting = 122 °C), is not selected for the application because of it low storage density (≈ 56 kWh/m3) and its large melting area. The sebacic acid (Tmelting = 132 °C) has a repeatable behavior with cycles and a higher storage density (≈ 66 kWh/m3) and is appropriate as storage material. The sugar alcohol, erythritol (Tmelting = 118 °C), has good thermo-physical properties (128 kWh/m3) but the crystallization control is a key point to use it as a PCM
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Mary, Jean-Pierre. "Thermohydraulique d'aquiferes a double porosite : application au stockage de chaleur." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0026.
Full textAbstract:
Modelisation, reconnaissances et etude d'un projet de stockage de chaleur. Coefficient d'echange thermique pour le cas d'une famille de fissures; reconnaissance des coefficients thermohydrauliques en une de la modelisation d'un aquifere poreux et fissure a dieppe. Projet de stockage de rejets thermiques industriels a la sopad
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Mary, Jean-Pierre. "Thermohydraulique d'aquifères à double porosité application au stockage de chaleur /." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb376077945.
Full text
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Makhlouf, Saïd. "Expérimentation et modélisation d'une serre solaire à stockage par chaleur latente assisté par pompe à chaleur de déshumidification." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4180.
Full textAbstract:
Résultats de mesures thermiques obtenus sur une saison de chauffe dans la serre CREAT-CNRS de La Baronne. L'air humide a été choisi comme fluide caloporteur avec un contrôle de l'humidité nocturne. Modélisation numérique complète des transferts de chaleur traitant de la fonction du sol, de l'échangeur stockeur à plaques et des pompes à chaleur de déshumidification en série sur le circuit d'air nocturne
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Kere, Amélie. "Stockage d'électricité par compression adiabatique d'air." Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2014PERP1248.
Full text
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Farcot, Lauren. "Etude d’un système de stockage de chaleur thermochimique avec réacteur séparé." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018GREAA001/document.
Full textAbstract:
Les systèmes de stockage thermochimique s’avèrent être de bonnes alternatives aux technologies actuelles pour le stockage saisonnier ou intersaisonnier de la chaleur, car l’énergie est stockée sous forme d’un potentiel chimique et donc, il n’y a pas de pertes thermiques pendant la durée de stockage. Un grand nombre d’études a été mené sur le développement de réacteurs thermochimiques intégrés au système de stockage, et peu d’étude ont été menées sur les technologies de réacteur séparé du réservoir de stockage. Ces dernières présentent cependant l’avantage, entre autres, de dissocier la puissance thermique du réacteur et la capacité de stockage de l’installation, ce qui permettrait d’augmenter la densité de stockage.Cette étude se penche sur le développement d’un réacteur thermochimique à lit mobile fonctionnant avec des sels hydratés sous air humide, adapté à des applications aux réseaux de chaleur. Un prototype de réacteur, développé et construit durant cette étude, a permis d’analyser le fonctionnement du réacteur. Cette étude a, entre autres, mis en évidence l’impact des passages préférentiels de l’air sur les performances du réacteur (température et puissance), ainsi que l’importance du titre de vapeur de l’air à l’entrée du réacteur sur ces performances. Il apparaît également que la circulation du solide abaisse sensiblement le point d’équilibre atteint par la réaction.De plus, deux modèles mathématiques ont été développés : un modèle analytique 1D et un modèle 2D prenant en compte les phénomènes de transfert de matière et de chaleur au sein de la zone réactive. Le modèle 2D, validé avec les résultats expérimentaux, a été exploité à l’aide du logiciel de simulation par éléments finis COMSOL Multiphysics afin de mener une étude théorique sur le fonctionnement et les performances du réacteur. Cette étude numérique a porté sur l’influence des conditions opératoires (débit et taux d’humidité de l’air, vitesse du solide) sur les performances et le rendement du système et a permis la comparaison des réacteurs à lit mobile par rapport aux réacteurs à lit fixes, communément développés pour des applications de stockage thermochimique. Cette étude a montré l’importance de la régulation de la vitesse du solide pour l’optimisation des performances du réacteur à lit mobile.L’ensemble de cette étude a permis de mettre en évidence les avantages et les limitations d’un réacteur à lit mobile pour des applications de stockage thermochimique<br>Thermochemical storage systems prove to be good alternatives to current technologies for seasonal or inter-seasonal storage of heat, because energy is stored as a chemical potential and therefore, there is no heat loss during the storage period. Nowadays, a large number of studies have been conducted on the development of thermochemical reactor integrated in the storage system, andlittle study has been conducted on reactor technologies separated from the storage system. The latter, however, have the advantage, among others, of separating the thermal power produced or consumed and the storage capacity of the installation, which would increase the storage density.This study investigates the development of a moving-bed thermochemical reactor operating with hydrated salts and humid air cross-flow, suitable for district heating applications. A reactor prototype, developed and built during this study, allowed to analyze the functioning of the reactor. This study has, among others, highlighted the impact of the preferential air flow path on the reactorperformances (temperature and power), as well as the importance of the air humidity at the reactor inlet on these performances.In addition, two mathematical models have been developed : a 1D analytical model and a 2D model taking into account the heat and mass transfer phenomena within the reactive area. The 2D model, validated with the experimental results, was exploited using the finite element simulation software COMSOL Multiphysics to conduct a theoretical study on the functioning and the performances of the reactor. This numerical study focused on the influence of operating conditions (air flow rate and moisture content, solid flow rate) on the performances and the efficiency of the system and allowed the comparison of moving bed reactor over fixed bed reactors, commonly developed for thermochemical storage applications. This study has shown the importance of solid velocity control for optimizing the performances of the moving bed reactor.This study has highlighted the advantages and limitations of moving bed reactors for thermochemical storage applications
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Razafinjohany, Eddie. "Etude comparative dans les serres agricoles de deux systèmes de stockage de la chaleur, influence de l'humidité de l'air." Perpignan, 1989. http://www.theses.fr/1989PERP0056.
Full textAbstract:
Etude experimentale de deux serres identiques avec les memes cultures, equipees l'une d'un stockage de la chaleur dans le sol, l'autre d'un stockage aerien utilisant un materiau a changement de phase encapsule. Developpement de deux modeles theoriques qui inclurent le couplage de chaleur sensible et d'evaporation/condensation de l'air humide
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Martinelli, Matthieu. "Stockage d’énergie thermique par changement de phase – Application aux réseaux de chaleur." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAI084/document.
Full textAbstract:
Cette étude concerne un système de stockage d’énergie thermique par changement de phase, de type tubes et calandre et destiné à être raccordé à la sous-station d’un réseau de chaleur. Le travail s’axe autour des transferts thermiques dans le MCP et du régime de convection dans le fluide caloporteur.La première étude expérimentale s’attache à montrer l’importance des inserts à l’intérieur du tube où circule le fluide caloporteur, pour sortir des régimes de convection mixte défavorables au système. Deux tubes ailettés sont testés avec deux types d’insert différents. Les inserts testés sont cylindriques et hélicoïdaux. Les performances thermiques sont meilleures avec ces derniers. Les tubes ont des densités d’ailettes suffisamment élevées pour que les transferts thermiques par convection, dans le MCP, soient négligeables. Une approche analytique a permis d’estimer les conductivités thermiques effectives dans le MCP au contact des ailettes à partir des résultats expérimentaux. Elles sont estimées à 7,4 et 10,9 W/m/K pour des densités d’ailettes de 7 et 10 fpi respectivement.La seconde campagne expérimentale se penche sur des géométries d’échangeurs novatrices : des tubes équipés soit d’une mousse stochastique en cuivre, soit d’une mousse régulière en aluminium. Les conductivités thermiques effectives sont estimées à 13,4 et 39,5 W/m/K respectivement. Le potentiel de ces échangeurs est mis en avant à travers des comparaisons avec d’autres géométries d’échangeurs. En particulier, l’échangeur à mousse de cuivre permet de transférer plus d’énergie en un temps plus court qu’un échangeur à ailettes radiales en cuivre, bien que la quantité de cuivre dans la mousse soit moindre que dans les ailettes.Enfin, un modèle numérique de CFD 2D-axisymétrique est validé expérimentalement. Ce modèle confirme que la convection naturelle a une influence négligeable sur les performances thermiques à l’échelle du système, mais qu’elle joue un rôle dans la forme du front de fusion entre et en périphérie des ailettes<br>This study is about a shell and tubes latent heat thermal energy storage system. This system is expected to be integrated in a district heating network substation. Heat transfers inside the PCM as well as convection flow regime inside the heat transfer fluid are investigated.A first experimental study aims at demonstrating the necessity of internal insert inside the tubes in order to avoid mixed convection flow regime. Two highly finned tubes as well as two inserts are tested. Inserts are either cylindrical or helical. Better thermal performances are obtained with the helical one. Besides, it is shown that free convection, between the fins is negligible. Effective thermal conductivities are estimated with an experimental and analytical approach at 7.4 and 10.9 W/m/K for the 7 fpi and the 10 fpi tube.A second test campaign is carried out with metallic foams. The first one is stochastic and in copper while the second one is regular and in alumina. Effective thermal conductivities are around 13.4 and 39.4 W/m/K respectively. The copper foam heat exchanger is shown to be better than a copper finned tube in terms of stored energy and thermal power, whereas only half the mass of the fins is used in the foam.Eventually a CFD numerical model is experimentally validated. This model shows that free convection inside the PCM is negligible on the overall thermal performances even though it modifies the solid/liquid interface shape locally
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BENALLAL, AZZIZ. "Modelisation et commande d'un systeme de stockage de chaleur dans le sol." Rennes, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAR0007.
Full textAbstract:
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
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Malta, de Almeida Elizabeth. "Étude d'un préchauffeur d'air en continu utilisant un stockage latent : application : la valorisation des rejets thermiques intermittents." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD087.
Full text
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Zoghlami-Mosrati, Henda. "Étude des transferts et d'écoulements réactifs en milieux poreux : application au stockage de solides thermiquement instables." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL100N.
Full textAbstract:
Le stockage de solides thermiquement instables présente des risques potentiels d'emballement thermique. Le dirnensionnement et le choix des conditions de stockage sont souvent déterminés à partir de critères issus des théories classiques de Semenov et de Frank-Kamenetskii. Ceux-ci reposent sur des hypothèses dont certaines sont difficiles à vérifier en pratique. La fiabilité des prédictions du comportement de ces stockages est tributaire du niveau de description des processus impliqués, à travers leur compétitivité et leurs interactions mutuelles. D'un point de vue sûreté, cette description doit permettre une évaluation précise et réaliste des risques d'une part et d'autre part, l'optimisation de la marge de sécurité à adopter. Les modèles simplifiés conduisent à des marges parfois très majorantes. En revanche, elles peuvent être minorantes faute de connaissances suffisantes du système. Dans ce travail, l'étude de ces stockages a été entreprise suivant une succession de modèles faisant intervenir une quantité croissante de phénomènes physiques de plus en plus détaillés. Les résultats issus des différents modèles ont été analysés et comparés sur la base des paramètres critiques et les temps d'induction des emballements thermiques. Le cas considéré est celui du stockage de matériaux pulvérulents ou de grains empilés en lit fixe poreux. Le problème est formulé par l'écriture, en 2D, des équations locales de continuité et de conservation de chaleur, de quantité de mouvement et d'espèces. Ces équations ont été résolues par la méthode des volumes finis. Le comportement des stockages a été étudié selon plusieurs aspects : rôle de la convection naturelle avec les effets non Darciens (termes de Forchheimer et de Brinkman, porosité variable), de la dispersion thermique, de l'aération mixte et forcée, de la consommation du réactif clé et des mécanismes d'échange thermiques à la paroi.
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Meffre, Antoine. "Matériaux de stockage thermique haute température issus de la valorisation de matières premières secondaires inorganiques." Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2013PERP1238.
Full text
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Makhlouf, Saïd. "Expérimentation et modélisation d'une serre solaire à air avec stockage par chaleur latente assisté par pompe à chaleur de déshumidification." Grenoble : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37593829q.
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Dupasquier, Stéphane. "Contribution à l'étude du comportement thermo-hydraulique du stockage de chaleur en aquifère /." Lausanne, 2001. http://library.epfl.ch/theses/?nr=2250.
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Millette, Jocelyn. "Conception, instrumentation, modélisation et analyse d'un élément de stockage d'énergie par chaleur latente." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp03/NQ67115.pdf.
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Millette, Jocelyn. "Conception, instrumentation, modélisation et analyse d'un élement de stockage d'énergie par chaleur latente." Thèse, Université de Sherbrooke, 1999. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1711.
Full textAbstract:
Des éléments de stockage de chaleur utilisant l'électricité comme source d'énergie sont utilisés présentement en Europe où la tarification de l'électricité varie en fonction du temps. Dans un contexte où la dérèglementation du marché de l'électricité s'opère massivement en Amérique du Nord, ce type d'appareil est susceptible d'être beaucoup plus utilisé afin de faire une gestion efficace de la consommation électrique. En assurant un meilleur facteur d'utilisation des installations de production, transport et distribution, les utilités pourront être plus compétitives. Les appareils disponibles sur le marché stockent l'énergie sous forme sensible (ESECS), ce qui amène différents inconvénients: poids considérable, température élevée. Un nouveau type d'appareil est proposé dans cette étude: un élément de stockage d'énergie par chaleur latente (ESECL). Cette étude traite donc de la conception de tels appareils. La démarche de conception proposée dans cette étude s'articule autour du choix des matériaux, du choix du concept de l'échangeur de chaleur. À ce sujet, les matériaux à changement de phase (MCP) étant généralement de mauvais conducteur thermique sous forme solide, la surface d'échange doit être grande afin d'obtenir une puissance de déstockage convenable. Le concept retenu est un élément multicouches. D'après la revue de littérature, la conception d'un élément de stockage multicouches par chaleur latente n'a jamais été abordée. Afin de pouvoir calculer les performances d'un ESECL à construire, un modèle NTU-ε a été développé à cette fin. Contrairement à ce qui est reporté dans la littérature, le modèle développé tient compte de la surchauffe et de la chaleur sensible dans le MCP solide. Afin d'établir le modèle, la convection naturelle dans le MCP liquide est négligée et un régime quasi permanent est considéré dans le MCP. Un prototype d'ESECL a été construit et instrumenté dans le but d'éprouver la démarche de conception et de valider le modèle développé. Cette validation de la méthode NTU-ε n'avait d'ailleurs jamais été réalisée et constituait, selon la littérature, un obstacle majeur à l'utilisation de cette méthode dans un but de conception. L'élément a une capacité d'environ 5 kWh. La paraffine P116, avant un point de fusion d'environ 47°C est utilisée comme MCP. Des mesures de température de l'air et du MCP à l'intérieur de l'ESECL sont présentées afin de tracer un portrait global de l'ESECL lors du stockage et du déstockage. La mesure de la puissance thermique lors du déstockage est effectuée à l'aide d'un calorimètre construit selon la norme ANSI-ASHRAE 94.2.Des améliorations et des commentaires sont appliqués à cette norme. D'autres mesures auxiliaires sont aussi réalisées. Une évolution typique de la température peut être établie. Les prédictions du modèle sont en bon accord avec les mesures expérimentales. Ce modèle est utilisé afin de prédire le comportement d'un ESECS typique. Ces prédictions sont en bon accord avec les données expérimentales tirées d'une autre étude. Cette modélisation d'un ESECS permet de comparer un ESECS et un ESECL de même capacité et un ESECS et un ESECL de même encombrement. Ces comparaisons permettent de suggérer un élément de stockage hybride où le stockage s'effectue à plus haute température (130°C), le MCP demeure solide et la capacité est d'environ 18 kWh. Les performances de cet élément, tel que prédites [i.e. prédit] par le modèle sont présentées.
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Jabbari-Hichri, Amira. "Stockage thermochimique de la chaleur : étude de la sorption d’eau par différents matériaux." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10300.
Full textAbstract:
Le défi énergétique imposé par l’épuisement des énergies fossiles d’une part et par leur consommation croissante d’autre part, a favorisé l’apparition d’une gestion optimale de l’énergie basée sur l’utilisation de ressources propres et renouvelables telles que l’énergie solaire. Le secteur du bâtiment est le principal consommateur d’énergie. Une grande partie de cette énergie est consommée par les systèmes de chauffage. Par conséquent, une bonne gestion peut être réalisée grâce à l’utilisation des technologies de stockage thermochimique d’énergie. L’avantage principal d’utiliser ce type de système est la possibilité de stocker de la chaleur pendant la période de disponibilité maximale du rayonnement solaire, en été (étape de déshydratation) et la libérer pour chauffer une maison pendant la période hivernale (étape d’hydratation). L’amélioration des propriétés d’adsorption des matériaux pour le stockage thermochimique de la chaleur est l’objectif principal de ce travail. L’utilisation d’adsorbants poreux tels que les zéolithes dans le domaine du stockage saisonnier de la chaleur s’avère être une solution intéressante pour la réduction de la consommation d’énergie. Par ailleurs, le développement de nouveaux matériaux composites à base d’hydrate de sel a été étudié pour améliorer les capacités de stockage à la fois des matrices mésoporeuses et des hydrates salins. Une comparaison entre les différentes séries de matériaux de stockage thermochimiques sélectionnés et synthétisés a été réalisée, concernant l’impact de la nature et de la quantité de sel ajouté et des propriétés physicochimiques des matériaux poreux sur leurs densités de stockage de chaleur et leurs capacités de sorption d’eau. Afin de mieux comprendre le comportement d’adsorption-désorption, les différents types de matériaux de stockage sélectionnés ont été caractérisés d’un point de vue structural et textural en utilisant des techniques appropriées et par adsorption de la vapeur d’eau en utilisant un analyseur thermique TG-DSC 111 de Setaram. Des cycles successifs d’hydratation (à 20°C) / déshydratation (à 150°C) ont été effectués<br>The energy challenge imposed by exhaustion of fossil fuels and their increasing consumption has favored the emergence of optimal energy management based on the use of alternative resources such as solar energy. The household sector is the main consumer of energy. A large part of this energy is consumed by heating systems. Therefore, good management can be achieved through the use of thermochemical energy storage technology. The main advantage to use this type of system is the possibility to store heat during the maximum availability of solar radiation in summer (dehydration step) and release the energy on demand for heating houses in winter (hydration step). The improvement of the adsorption properties of materials for thermochemical heat storage is the main objective of this work. The use of porous adsorbents such as zeolites in the field of seasonal heat storage is an attractive solution for the reducing of energy consumption. On the other hand, the development of new composite materials based on hydrate salt is made to improve the heat storage capacities of both pure mesoporous host matrix and hydrate salt. A comparison among different series of thermochemical storage materials selected and synthesized was done by analyzing the impact of salt addition and physico-chemical properties of porous materials on the heat storage and water sorption performances. In order to understand the adsorption-desorption behavior, different kinds of materials were characterized in their structural, textural and surface properties by using appropriate techniques and by adsorption of water vapor using a Setaram TG-DSC 111 apparatus. Successive cycles of hydration (at 20°C) / dehydration (at 150 °C) were performed
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Belot, Malik. "Stockage de la chaleur dans un lit de particules à changement de phase." Thesis, Perpignan, 2018. http://www.theses.fr/2018PERP0065.
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La thèse porte sur la caractérisation des transferts thermiques dans les milieux fluide-particules, notamment en proposant un modèle décrivant le changement de phase au sein de particules sous écoulement fluide. Les transferts thermiques sont modélisés en prenant en compte l'influence de la résistance aux transferts externes (échanges avec le fluide) et internes (conduction à travers la particule et sa paroi, convection naturelle dans la phase liquide de la particule, changement de phase) à la particule. Les échanges externes avec le fluide sont pris en compte à l’aide de corrélations liant un nombre de Nusselt externe aux nombres de Reynolds et de Prandtl. La conduction interne est décrite à l’aide de solutions analytiques. L’effet de la convection naturelle a été étudié sur une particule isolée soumise à un gradient de température sous différents nombres de Rayleigh et de Prandtl permettant son déclenchement. Les résultats obtenus ont permis d’établir une corrélation reliant un nombre de Nusselt interne aux nombres de Prandtl et Rayleigh de la particule. Cette corrélation permet de recalculer l’évolution temporelle de la température moyenne de la particule en prenant en compte l’effet de la convection naturelle. Le changement de phase est décrit grâce à un modèle local basé sur l’approche « Phase Field » moyenné sur l’ensemble de la particule et validé par comparaison avec des résultats numériques et expérimentaux issus de la littérature. Enfin, le modèle complet et l’influence des phénomènes pris en compte sont testés sur un lit fixe de particules à l’échelle moyennée (Discrete Element Method–Computional Fluids Dynamics). La conduction et la convection interne donnent une quantité totale d’énergie stockée relativement similaire dans le lit à nombre de Biot égal, mais dont la distribution est différente. Le changement de phase tend à grandement densifier le stockage. Une augmentation du nombre de Biot tend à augmenter la quantité d’énergie stockée. Enfin, il est montré que les transferts sont dépendants de la distribution de porosité<br>This work intends to characterize heat transfer in fluid-particle flows, specifically when phase change occurs inside the particles. The proposed model takes into account the external heat resistance (heat transfer at the particle-fluid interface) and the internal heat resistance (conduction inside and at the wall of the particle, natural convection in the liquid phase of the particle, phase change). External transfer with the surrounding fluid is described by correlations linking an external Nusselt number to Reynolds and Prandtl numbers related to the surrounding fluid. Internal conduction is calculated thanks to analytical solutions. The influence of natural convection was studied on an isolated sphere for different combinations of Rayleigh and Prandtl numbers. A correlation between an internal Nusselt number, and particle Rayleigh and Prandtl numbers was established using these simulations. This correlation allows calculating the transient evolution of the average temperature of the particle when natural convection occurs. Phase change is taken into account by a Phase Field model averaged over the particle and validated by comparison with experimental and numerical studies from the literature. Finally, the whole model and the effects of the different phenomena it describes are tested on a fixed bed of particles at mesoscopic scale using a Discrete Element Method–Computional Fluids Dynamics (DEM-CFD) model. Internal conduction and natural convection gives similar quantities of total energy stored for the same Biot number, however heat transfer distribution is modified. Phase change greatly reduces the volume of storage. Increasing the Biot number leads to a greater amount of energy stored. Finally, heat transfer greatly depends on porosity distribution
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FOURCHER, BERNARD. "Couplage conduction convection en regime periodique etabli application au stockage de la chaleur." Nantes, 1987. http://www.theses.fr/1987NANT2067.
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Cette etude comporte deux parties. Dans la premiere, on traite du couplage en regime periodique etabli entre un fluide caloporteur en ecoulement permanent et les parois d'un canal plan. Il s'agit de determiner la fonction de transfert complexe du systeme. Le probleme est d'abord examine a partir de l'utilisation classique d'un coefficient d'echange. Cette demarche est bien admise en ecoulement turbulent. Pour un regime laminaire on considere les conditions exactes a la frontiere, on se trouve ainsi en presence d'une extension du probleme de graetz. La solution proposee repose sur une formulation analytique approchee associant une technique de galerkin et une transformee de laplace. On montre, par reference a un schema numerique eprouve, que l'on obtient la fonction de transfert avec une tres grande rapidite et une excellente precision. La formulation classique de 3eme espece apparait comme d'autant plus erronee que le parametre de diffusion du fluide est eleve. Dans la deuxieme partie, on presente les resultats obtenus sur une boucle de stockage par chaleur sensible simulant le comportement d'une centrale solaire autonome. Il s'agit de s'affranchir au mieux de l'intermittence de la source de puissance. L'objectif global recherche etant d'obtenir en sortie d'echangeur une puissance aussi constante que possible, il apparait que l'operation de filtrage est d'autant mieux realisee que le debit du caloporteur est faible
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Pellet, Marc. "Échangeur-accumulateur à modules corrugués." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4206.
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Formulation du problème thermique dans le matériau par une approche enthalpique monodimensionnelle, accompagnée d'un paramètre de forme représentatif de la géométrie tridimensionnelle. Modélisation fine des transferts pour la mise au point d'un simulateur sur ordinateur. Étude expérimentale d'un stockage de 5 kWh en échange sur l'air
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Joly, Patrick. "Analyse du comportement thermique d'une serre munie d'un système de stockage de chaleur souterrain." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2000. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1157.
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Afin de mieux gérer la consommation énergétique des serres agricoles québécoises, le projet ÉCHAS fut mis sur pied au sein du groupe de recherche THERMAUS du département de génie mécanique de l'Université de Sherbrooke. Ceci est la dernière phase du projet ÉCHAS (ÉCHangeur-Accumulateur de chaleur dans le Sol des serres). Ce projet vise à mieux comprendre la dynamique thermique des serres québécoises et à analyser leur comportement thermique lorsqu'elles sont munies d'un système de stockage de chaleur dans le sol de type ÉCHAS. Tout d'abord, la modélisation de la serre sur le logiciel commercial TRNSYS et la modélisation du sol et de l'ÉCHAS sur un code numérique développé pour le projet (baptisé Biko) sont exposés. Ces modèles sont validés par des données expérimentales et par la comparaison de leur réponse avec d'autres modèles connus. L'union de ces deux modèles permet de faire des simulations numériques de différents systèmes serres-ÉCHAS, selon leur localité géographique, leur stratégie d'exploitation (températures de confort, intégration à la ventilation normale à celle de l'ÉCHAS), et la construction de l'ÉCHAS (isolation, nombre de conduits, sol humide ou saturé, etc.). Les résultats montrent que l'ÉCHAS peut être très performant (très bon ratio énergie stockée sur énergie récupérée) et efficace (bonne économie de chauffage et d'énergie) selon sa construction et son exploitation. Il peut facilement permettre des économies de chauffage de l'ordre de 15-20%.
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Zimmer, Eric. "Etude du comportement thermique d'un stockage chaleur latente : application a la maison du Tignet." Nice, 1986. http://www.theses.fr/1986NICE4073.
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Présentation des bâtiments et des résultats expérimentaux. Analyse de l'adéquation du stockage avec la serre solaire. Utilisation de deux modèles simplifiés, l'un de la phase de stockage, l'autre de la phase de déstockage. Abaques de dimensionnement. Modèle numérique lourd à trois niveaux de temps simulant l'ensemble maison/stockage et serre. Résultats discutés
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Joly, Patrick. "Analyse du comportement thermique d'une serre munie d'un système de stockage de chaleur souterrain." Sherbrooke : Université de Sherbrooke, 2000.
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Terzibachian, Elie. "Modélisation dynamique d’un dispositif de stockage par chaleur sensible intégré à un système énergétique." Thesis, Paris, CNAM, 2017. http://www.theses.fr/2017CNAM1129.
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Dans les années récentes, des politiques visant à promouvoir l’efficacité énergétique ont été instaurées en réponse aux obligations réglementaires européennes et internationales. Le stockage d’énergie thermique s’est révélé être une technologie qui permet une amélioration de l’efficacité énergétique, en particulier celle des installations techniques pour le conditionnement d’air, le chauffage et l’eau chaude sanitaire pour le bâtiment. Parmi les différents types existants, le stockage thermique par chaleur sensible est le plus ancien et le plus répandu sur le marché. Or, l’intégration du ballon de stockage dans les installations énergétiques s’avère délicate tant dans la phase de conception que de l’exploitation de ces installations. Par ailleurs, il convient d’évaluer – pour les systèmes et équipements techniques du bâtiment – leurs consommations énergétiques annuelles (ou saisonnières). Pour répondre à l’ensemble de ces exigences, le recours à la modélisation et simulation dynamique des composants et systèmes énergétiques devient indispensable. Le travail de la présente thèse présente une approche de modélisation et de simulation dynamique d’un ballon de stockage d’eau par chaleur sensible qui répond aux contraintes particulières suivantes : assurer une modélisation fine à partir de la résolution des équations de Navier-Stokes d’un composant – le ballon de stockage – dans lesquels les mécanismes de transfert et d’écoulement sont complexes et réaliser une modélisation dynamique d’un système thermique associant des divers composants techniques d’un circuit et ceci avec des temps de calcul raisonnables, compatibles avec les pratiques courantes des bureaux d’étude spécialisés en conception d’installations . Le travail réalisé associe donc une analyse fine du comportement dynamique du ballon grâce au développement d’un modèle CFD, la détermination d’un modèle réduit à partir de ce modèle – qui permet la construction d’un champ dynamique de température – et enfin une modélisation sous Modelica adaptée à la simulation d’un système énergétique complexe. Dans les différentes phases de cette étude, les résultats issus de la simulation sont alors confrontés aux résultats déduits de divers travaux expérimentaux. La validation de la démarche suite à cette confrontation calculs/expériences permet d’envisager l’application des outils présentés à des projets techniques notamment au projet « PV cooling » de climatisation des bâtiments avec une ressource solaire photovoltaïque, projet réalisé en parallèle de ce projet de thèse et porté par les acteurs industriels qui soutiennent cette recherche<br>In recent years, policies to promote energy efficiency have been introduced in response to European and International regulatory obligations. Thermal Energy Storage has proven to be a technology that improves energy efficiency, particularly for the air conditioning, heating and domestic hot water utilities in buildings. Among the existing types, sensible heat storage is the oldest and most widespread on the market. The integration of the storage tank into energy installations may be tricky in both the design and operation phases of these installations. Moreover, the annual (or seasonal) energy consumption of the building's technical systems and equipment should be evaluated. To meet all these requirements, dynamic modeling and simulation of energy components and systems becomes essential. The work of this thesis presents a dynamic modeling and simulation approach of a sensible heat water storage tank which respond to the following particular constraints: To ensure a fine modeling based on the resolution of the Navier-Stokes equations of a component – the storage tank – in which the flow and transfer mechanisms are complex, and to carry out a dynamic modeling and simulation, with reasonable computational time, of a thermal energy system associating various technical components of a circuit and compatible with the usual practices of the specialized system design offices. Thus, the carried out work combines a detailed analysis of the dynamic behavior of the storage tank through the development of a CFD model, the development of a reduced model from the previous CFD model that allows the construction of temperature dynamic fields and finally a Modelica modeling adapted to the simulation of a complex energy system. In the different phases of this study, the results from the simulation are compared to the results deduced from various experimental works. The validation of the approach following this comparison between calculations and experimental results makes it possible to consider the application, of the presented tools, in technical projects and in particular the project “PV cooling” for buildings air conditioning with a photovoltaic solar resource, a project that is carried out in parallel with this thesis by the industrial players supporting this research
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Calvet, Nicolas. "Stockages thermiques performants et durables pour procédés solaires : des basses aux hautes températures." Perpignan, 2010. http://www.theses.fr/2010PERP0002.
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Elhajj, Marwa. "Optimisation de systèmes multi-physiques par une approche stochastique : application au domaine de l'hydraulique de forte puissance." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0030.
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Le but de cette thèse est de développer une nouvelle méthodologie de recalage de modèles numériques et d'optimisation de systèmes multi-physique. Compte tenu du contexte dans lequel les travaux se sont déroulés, nous nous sommes principalement concentrés sur le recalage des modèles et sur et l'optimisation énergétique des systèmes hydro-électromécanique des poids lourds, et plus précisément ceux les pelleteuses. Dans un premier temps nous avons proposé une méthode stochastique et heuristique de recalage de modèles numériques de simulation afin que le système étudié soit le plus représentatif possible de la réalité. Nous avons appliqué cette méthode à deux cas d'études : théorique et réelle de pelleteuse. Les résultats ont montrés que l’application de la méthode proposée est plus précise et converge plus rapidement vers les valeurs attendues. La deuxième partie du mémoire était axée sur les solutions de récupération d'énergie dans les engins mobiles de forte. En raison de la grande variété des principes de récupération et de stockage d'énergie, il nous a été nécessaire de proposer une classification en plusieurs catégories. Chaque catégorie est subdivisée en sous-catégories en fonction des processus mis en œuvre ou des transformations énergétiques opérées lors du stockage. Dans la dernière partie, nous avons proposé une nouvelle méthode d'optimisation visant à simplifier la conception de systèmes de récupérations d’énergie par le biais d'une identification automatique et optimale des paramètres difficilement estimables. Nous avons appliqué cette méthode sur un brevet et les résultats ont démontré l’efficacité de notre méthode<br>The purpose of this thesis is to develop a new methodology for the calibration and the optimization of multi-physics systems. Given the context in which the work was done, we mainly focused on hydro-electromechanic circuits of heavy goods vehicles, specifically excavators. A new approach is presented in this thesis to calibrate a complex multi-domain system. We applied this approach on two case studies: a theoretical and a real excavator’s hydro-electromechanic circuit. Results concluded that applying this approach was an efficient solution, as it proves its accuracy and efficiency with less amount of computation time. Due to their large application quantities with extremely low efficiency, pollutant emissions, high fuel consumption and oil price, researches on the environment protection and the energy saving of construction machinery, especially hydraulic excavators, have become very necessary and urgent. An overview on the energy saving principles is discussed and then classed based on the type of the energy recovered. Finally, we proposed a new approach to design the energy recovery system. To demonstrate its relevance, we applied this approach on an energy recovery patent. Results concluded that our proposed method proved its accuracy that lead to the most accurate results and the optimal design
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Jadal, Mariam. "Conception et caractérisation d'un échangeur-stockeur composé d'un matériau à changement de phase dopé en conductivité." Thesis, Nantes, 2020. http://www.theses.fr/2020NANT4008.
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La récupération de rejet thermique présente un enjeu important pour l’amélioration de l’efficacité énergétique et économique. Le stockage par chaleur latente présente une solution prometteuse pour synchroniser la production, avec la consommation. Nous nous sommes intéressés aux applications à cycles thermiques courts. Cependant les Matériaux à Changement de Phase (MCP) sont peu conducteurs. Un concept à base de paraffine et de Graphite Naturel Expansé (GNE) a été fabriqué et caractérisé. Le MCP possède une cinétique de cristallisation présentant deux transformations différentes. La fonction de cinétique de cristallisation de chaque transformation a été identifiée. La conductivité thermique plane et les résistance thermiques de contact ont été identifiées, en phase solide et liquide à l’aide d’un dispositif expérimental couplé à un modèle numérique développant une méthode inverse. Ensuite, le changement de phase d’une plaque et d’un cylindre encalpsulé d’aluminium a été modélisé numériquement en utilisant trois formulations de conservation d’énergie (méthode enthalpique, capacité thermique apparent, et de cinétique de cristallisation) et a été aussi validé expérimentalement. Une simulation 2D par éléments finis, associée à une méthode analytique d’un échangeur-tubulaire composé d’un réseau de plaques a été réalisée. Enfin, une étude de vieillissement d’une plaque unitaire et de plusieurs cylindres encapsulés a été réalisée et a permis de confirmer la stabilité thermique du matériau composite<br>The recovery of thermal waste is an important factor to improve the efficiency and economy of energy. Latent heat storage appears to be a promising solution of this problem and to synchronize the production and consumption of energy. We are interested in industrial applications with short thermal cycles. However, Phase Change Materials have low thermal conductivity. A concept based on paraffin and Expanded Natural Graphite (ENG) was manufactured and characterized. PCM has crystallization kinetics with two different transformations. The crystallization kinetics function of each transformation has been identified. The planar thermal conductivity, and the thermal contact resistance was identified in solid and liquid phases, using an experimental device coupled with a numerical model developing an inverse method. A phase change study of a plate and of an encapsulated aluminum cylinder was carried out using three energy conservation methods (enthalpy method, apparent specific heat, and crystallization kinetics), and experimentally validated. A 2D finite element simulation, associated with an analytical method was used for a tubular exchanger composed of a network of plate. Finally, an aging study of a single plate and encapsulated cylinders was carried out. The study confirms the thermal stability of the composite material
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Ekomy, Ango Blaise. "Contribution au stockage d'énergie thermique en bâtiment : déveveloppement d'un système actif à matériaux à changement de phase." Paris, ENSAM, 2011. http://www.theses.fr/2011ENAM0032.
Full textAbstract:
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<br>The aim of our thesis work is to design size and manufacture an active system to phase change materials (PCM) for cooling and warming the house Napévomo located in Aquitaine, the latter participating in the Solar Decathlon competition (SDE2010). The approach proposed is intended to provide the reader with enough knowledge in thermal storage based on PCM to tockle the design of a cooling and heating system in passive building. The approach started by a state of the art of thermal storage systems based on PCM and determines the design requirements. These data leads us to developed a numerical model based on a static approach NUT-ε through the PCM characterization determine the main dimensioning elements of the system. The design is validated according to the energy loss of the system and it performance coefficient. The system has been manufactured in full size. It consists in four heat exchanger containing the PCM. Each heat exchanger is composed by exchanger a cluster of PCM. They are arranged in staggered rows on columns of tubes. A set of experimental devices has been made to observe the improvement of the heat exchange conductivity between the environment and the heat exchanger containing the PCM. The tests performed on one of the exchangers show encouraging results. Indeed, it enables to cool down in 7-8 hours and to regenerate the PCM during of 6 hours. At the Solar Decathlon (SDE2010), the developed system has proved to be efficient in cooling down the ambient air during the 6 days of the demonstration
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Pernot, Eric. "Modélisation du changement d’état solide-liquide. Application au stockage thermique par chaleur latente Adapté aux centrales solaires thermodynamiques." Thesis, Pau, 2015. http://www.theses.fr/2015PAUU3044/document.
Full textAbstract:
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<br>A major technological lever to the industrial development of renewable energy production processes with high efficiency, is the development of an innovative solution to store the energy. This storage device should help to smooth the production period and to follow closely the demand. Among the existing solutions, latent heat thermal storage has many advantages that make today it is the subject of several research and development projects. This technology is based on the principle that certain classes of material, called phase change materials (PCMs), release (during liquid to solid transition) or accumulate (during solid to liquid transition) energy when subjected to a phase change. Upstream of the development of a new storage design, it is essential to understand and master the thermal processes involved in the melting and solidification phase of the material and this knowledge comes through the development of numerical models adapted to the problems encountered. In the particular context of this Phdthesis, the technological process that interests us is that of CSP (Concentrated Solar Power). Funded by ADEME under the STARS Project (Thermal STorage Applied to the expansion of pRoduction of thermodynamic Solar energy), the work done by the LaTEP is to analyze the performance of a storage solution by modeling the latter, considering the thermal and hydraulic phenomena. The modeling work is done with the free source OpenFOAM CFD software in which is developed and implemented by the laboratory, a new module dedicated to the problem we are concerned, namely the resolution of Eulerian (fixed grid) conservation equations for an incompressible fluid in the presence of a solid-liquid phase change dominated by convective motions. Regarding the phase transition problems, various mathematical and numerical methods have been developed to finely consider the physics of these phenomena. After conducting a review of methods in the first part of the Phd thesis, we selected two formulations that we have implemented in OpenFOAM. Once this work done, we have managed to compare the results returned from these formulations by comparing them with experimental results available in the literature and also with analytical cases. This allowed us firstly to strengthen us in the use of our solvers and the accuracy of the obtained results and secondly to highlight the differences between the solutions returned by each formulation. After that, we wanted to assess the impact of the equation of state used to connect the enthalpy to the temperature, essential for closing the thermodynamic equations. This comparison was made by the simulation of a thermal storage exchanger (2D simulation) and by analyzing the performance of this latter during the charge phase, the discharge one and during several series of cycles. The obtained results allowed us to conclude about the importance of a good characterization of PCM in order to model their behavior as accurately via the mathematical formulation and the most suitable state law
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Desrues, Tristan. "Stockage massif d'électricité sous forme thermique." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00627054.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse concernent un nouveau procédé de stockage d'électricité à échelle industrielle, sous forme de stockage de chaleur sensible. La chaleur est stockée dans deux échangeurs gaz-solide de grande taille appelés régénérateurs qui sont reliés à une paire de turbomachines (compresseur et turbine) formant ainsi un cycle thermodynamique. Selon le sens d'écoulement du fluide caloporteur, ce cycle est de type " pompe à chaleur " en stockage ou " moteur thermique " en déstockage. La modélisation complète du procédé a permis de caractériser son comportement dans un cas industriel, et de mettre en évidence les tendances principales du système. Les performances prévues se rapprochent de celles des installations existantes les plus adaptées au stockage massif d'électricité, telles que le stockage hydraulique gravitaire. Une étude CFD a permis l'optimisation d'une géométrie de canal à obstacles destinée à intensifier l'échange thermique dans les régénérateurs et qui sera testée expérimentalement à la suite de cette thèse. Les préparatifs de cette expérience sont abordés et ses objectifs sont explicités.
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Zarea, Mures Florin. "Déstratification d'un stockage par court-circuit thermique." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1991. http://www.theses.fr/1991ECAP0217.
Full textAbstract:
Les stockages thermiques stratifies ont en général des parois plus conductrices que le fluide, et ce court-circuit thermique accélère la déstratification. Seul le court-circuit dû aux parois verticales ayant été déjà abordé, nous étudions expérimentalement une configuration comportant à la fois des parois verticales et horizontales très conductrices, afin de quantifier la cinétique de déstratification par les courants de convection naturelle au sein du fluide. D'après notre analyse, les parois horizontales contrôlent des zones quasi isothermes, dont la détratification suit des évolutions de type exponentiel, que l'on décrit par des temps caractéristiques et une modélisation simple. Nous montrons par une étude de sensibilité que ces temps caractéristiques sont mieux corrélés à l'épaisseur de thermocline qu'à la différence de température initiale. Si ces paramètres d'exploitation ont une influence modérée sur la cinétique de déstratification, en revanche, les paramètres constructifs sont déterminants. Pour pouvoir réaliser une étude de sensibilité sur ces paramètres, nous avons mis au point et validé en régime laminaire un modèle numérique bidimensionnel transitoire qui traite les écoulements de convection naturelle et le couplage avec la conduction dans la paroi.
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Bourdeau, Marc. "Étude des pompes à chaleur chimiques solides-gaz pour le stockage thermique à basse température." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1985. http://www.theses.fr/1985ECAP0011.
Full textAbstract:
Étude critique des propriétés caractéristiques des stockages par pompes à chaleur chimiques et définition de quelques domaines d'application: le transport d'énergie thermique par conteneurs entre le lieu de production et le lieu de consommation, le stockage à court terme et le stockage saisonnier de l'énergie solaire. Analyse des performances à partir des résultats obtenus par simulation sur ordinateur du fonctionnement d'une installation de chauffage et de production d'eau chaude sanitaire. Etude théorique des transferts couples de chaleur et de masse à l'intérieur du milieu réactionnel assimile à une couche poreuse. (CSTB)
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Baudoin, André. "Stockage intersaisonnier de chaleur dans le sol par batterie d'echangeurs baionnette verticaux : modele de predimensionnement." Reims, 1988. http://www.theses.fr/1988REIMS004.
Full textAbstract:
Evaluation in situ des caracteristiques thermiques moyennes du sol, modelisation et experimentation d'un echangeur baionnette place dans un milieu solide, et elaboration d'un modele simplifie de predimensionnement pour le stockage multipuits. Resultats obtenus sur un site de 25 puits
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Verdier-Gorcias, David. "Stockage thermique de protection à chaleur latente intégré à un récepteur solaire à air pressurisé." Thesis, Perpignan, 2016. http://www.theses.fr/2016PERP0003/document.
Full textAbstract:
Le récepteur d’une centrale solaire à tour est l’élément clé de la conversion du rayonnement en chaleur. Dans le cadre de la thèse, il s’agit d’un récepteur métallique dans une centrale de type HSGT (Turbine hybride solaire gaz) refroidi par air pressurisé. En condition normale de fonctionnement, le récepteur chauffe l’air de 350 à 750°C. La température de l’air en sortie chute à 400°C en moins de 15 minutes si le soleil est masqué, par un nuage par exemple. L’objectif est de maintenir la température de l’air en sortie supérieure à 600°C durant 15 minutes sans ensoleillement. Pour parvenir à cet objectif, un stockage thermique intégré au récepteur est envisagé. Parallèlement le stockage de chaleur doit prolonger la durée de vie du récepteur en lui évitant de subir d’intenses chocs thermiques. L’étude porte sur la zone la plus chaude du récepteur, atteignant 800°C. Lorsque le soleil brille (le récepteur est insolé), une partie de la chaleur est stockée dans un matériau qui passe de l’état solide à liquide. Cette chaleur est restituée au récepteur lors de la transformation inverse (liquide à solide) si le soleil est masqué. Les variations de la température du récepteur sont ainsi plus douces et le récepteur est épargné des chocs thermiques. L’utilisation d’un matériau à changement de phase tel que le carbonate de lithium (fusion à 723°C) réduit le volume et la masse du stockage installé directement à l’arrière du récepteur. Ce matériau stocke une grande quantité de chaleur sur une gamme de température peu étendue. Cependant les matériaux à changement de phase ne permettent pas de transférer la chaleur rapidement à cause de leur faible conductivité thermique. C’est la raison pour laquelle l’intensification de ces transferts est étudiée. La mise en place d’ailettes en cuivre à l’intérieur du stockage améliore les transferts de chaleur, grâce à la conductivité thermique élevée du métal. Un modèle numérique représentatif du comportement thermique du stockage est développé. Le travail de conception du stockage aboutit à la fabrication d’un banc expérimental. Les résultats obtenus sont comparés au modèle afin de le critiquer. Les conclusions permettent d’envisager la conception d’un stockage thermique de protection à l’échelle du récepteur<br>The thesis deals with the problem of thermal inertia and life time of the solar receiver of a Concentrated Solar Power tower plant. A specific attention is paid to the situation of HSGT (Hybridized Solar Gas Turbine) systems using pressurized air as HTF (Heat Transfer Fluid). The intermittence of solar radiation, mainly resulting from cloudy events, causes important temperature fluctuations that contribute to the premature aging. Therefore, a Thermal Energy Storage (TES) is developed for the protection of the receiver. The design focuses on the high temperature section of the receiver. As a consequence of the elevation of temperature in this stage, the expected temperature of the receiver ranges between 600°C and 800°C. Once the receiver is no longer irradiated, the temperature of the outlet air of the receiver, which is 750°C at designed point, decreases below 400°C in less than 15 minutes. The objective is to integrate the TES into the solar receiver to maintain this air temperature higher than 600°C after 15 minutes of discharge. A low capacity TES is targeted. Besides, the storage should enhance the lifetime of the receiver during the operation, by avoiding temperature drops. A test bench is designed based on a technology using both Phase Change Material (PCM) and metallic fins in order to enhance charge and discharge power of the storage unit. The selected metal is copper, because of its great thermal conductivity. The thermal storage medium must operate in the range 600°C – 800°C. The lithium carbonate has been selected mainly because of its phase change temperature, 723°C. A numerical model is developed in order to help the design of the test bench and compare experimental results. The conclusions lead to one-scale design of the thermal storage integrated to the solar receiver
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Zimmer, Eric. "Etude du comportement thermique d'un stockage par chaleur latente application à la maison du Tignet /." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37601996z.
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Baudoin, André. "Stockage intersaisonnier de chaleur dans le sol par batterie d'échangeurs baïonnette verticaux modèle de prédimensionnement /." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37611649t.
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Osipian, Remy. "Etude dynamique d'un système de stockage par chaleur latente liquide-solide : application au véhicule électrique." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC052/document.
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Ce travail porte sur le développement d’un système de stockage de chaleur en vue d’assurer le confort thermique de l’habitacle d’un véhicule électrique. Ce dispositif, appelé batterie thermique, se présente comme un réservoir composé d’un lit fixe de matériaux à changement de phase (MCP). Ce type de matériau a la propriété d’emmagasiner de fortes quantités de chaleur (latente) sous de faibles volumes, permettant d’envisager un système très compact. A l’échelle du matériau, une investigation sur la cinétique des transferts thermiques au sein de plusieurs MCPs a été évaluée. Une expression phénoménologique décrivant l’évolution temporelle de la température d’un MCP en phase de solidification a été proposée. Elle permet d’estimer la durée de solidification du matériau en fonction de ses caractéristiques géométriques et thermiques. A l’échelle du système, un prototype de batterie thermique a été réalisé et la dynamique des transferts en phase de stockage et déstockage a été étudiée. Les durées de stockage et déstockage suivent des lois de puissance avec le débit imposé ; les pertes de charges s’avèrent insignifiantes. En parallèle, un modèle numérique simulant le comportement dynamique et thermique d’un lit fixe de particules de MCP a été développé et validé sur les données expérimentales. Il pourra être utilisé pour le dimensionnement du futur prototype et servira également d’outil pour optimiser les performances de la batterie en ajustant les paramètres de contrôle<br>This study focuses on the development of a heat storage system used to ensure passenger compartment thermal comfort in an electric vehicle. This device, called a thermal battery, is a packed bed latent heat tank filled with phase change materials (PCM). This type of material has the property of storing large amounts of latent heat in small volumes, allowing a very compact system. At the material scale, an investigation on heat transfer dynamics within several PCM was studied. A phenomenological expression which depicts the temporal evolution of the PCM temperature for a solidification phase was suggested. This allows the estimation of the material solidification duration in terms of geometric and thermal characteristics. At the system scale, a thermal battery prototype was set up and the thermal transfer dynamics during the charging and discharging phases were studied. The charging and discharging durations are fitted by power laws in terms of the flow rate; the pressure drops are insignificant. Simultaneously, a numerical model which simulates the dynamic and thermal behavior of a PCM particle fixed bed was developed and validated with the experimental data. It can be used for future prototype sizing and will also serve as a tool to optimize the performance of the battery by setting the control parameters
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Audet, Denis. "Stockage thermique par containérisation alvéolaire de M. C. S. Et M. C. P. : mise en oeuvre d’un évaporateur / stockeur." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI212.
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Dejean, Guilhem. "Valorisation de laitiers sidérurgiques comme matériaux de stockage thermique pour procédés énergétiques durables : application au CSP et au CAES." Perpignan, 2014. http://www.theses.fr/2014PERP1252.
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Tabard, Lucie. "Elaboration de céramiques architecturées pour le stockage d'énergie thermique." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI007.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objectif de développer un matériau composite de haute densité énergétique pour le stockage de chaleur thermochimique. L’objectif principal est de libérer de la chaleur par hydratation exothermique d’un sel hygroscopique, de manière entièrement réversible (stockage sous forme de potentiel chimique), en évitant les pertes de performance systématiques constatées auparavant sur les systèmes à lit de sel, apparaissant avec le temps et dues à l’agglomération du sel. Ainsi, le développement d’un composite de type matériau hôte poreux/sel doit permettre d’éviter l’agglomération du sel et d’augmenter sa réactivité. Dans un premier temps, une méthodologie de cyclage et de caractérisation du sel sélectionné (MgSO4,xH2O) est établie afin d’étudier les évolutions structurales de ce sel (par couplage de résultats obtenus en DRX et en FTIR). Une première voie de mise en forme du sel est également proposée, ne permettant pas de résoudre les problématiques rencontrées en configuration lit de sel. Ainsi, dans un deuxième temps, le développement d’un matériau hôte (zircone cériée) à porosité architecturée est proposé. La zircone est mise en forme par technique de fabrication additive (robocasting) d’une pâte céramique contenant des phases fugitives (amidons) et consolidée par frittage partiel. La porosité multi-échelle résultante est minutieusement caractérisée en termes de volume, de taille et d’interconnexion par des techniques complémentaires. Les propriétés mécaniques sont également caractérisées à travers des essais de compression et de flexion trois points. La pertinence de cette porosité multi-échelle du matériau hôte sur la réactivité du sel et sa stabilité est évaluée dans un troisième temps. Des composites matériau hôtes/sels sont fabriqués par infiltration de solutions salines, puis caractérisés selon la méthodologie développée pour caractériser le sel. La porosité à trois échelles permet d’obtenir des composites de densité énergétique élevée (417 kWh.m-3) et stable au cours du temps, remplissant l’objectif européen<br>The aim of this thesis work is to develop a composite material with a high energy density for thermochemical heat storage. The main purpose is to produce heat through an exothermic hydration reaction of a hygroscopic salt, entirely reversible (storage as chemical potential), while avoiding the usual loss of performances reported in salt bed configurations. Such issues emerge over time, due to salt agglomeration during its hydration. Thus, the development of a composite made of salt attached onto a host material should prevent the salt agglomeration and enhance its reactivity. First, a protocol to characterize and investigate the salt (MgSO4,xH2O) cyclability behavior was developed to study its structural evolution (through XRD and FTIR). A first method of salt shaping was also proposed, that does not allow resolving the issues encountered in salt bed configurations. Secondly, the development of a host material (ceria zirconia) with a hierarchized porosity is proposed. Zirconia is shaped by additive manufacturing (robocasting) of a paste loaded with fugitive phases (starches) and consolidated by partial sintering. The resulting multi-scale porosity is thoroughly characterized by mean of complementary techniques, focusing on its volume, size and interconnection. Mechanical properties are characterized through compressive and bending tests. The relevance of the multi-scale porosity of the host material for the salt reactivity and stability is finally evaluated. Host material/salt composites are fabricated by liquid impregnation of a saturated saline solution. They are then characterized with the process developed for the characterization of the salt. The three-scale porosity enables the fabrication of composites with high energy density (417 kWh.m-3), that are stable over time, fulfilling the European target
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Benlamlih, Rachid. "Caracterisation de milieu poreux en vue du stockage actif de la chaleur dans l'habitat : milieu granulaire utilisant un materiau a changement de phase ; milieu alveolaire hygroscopique sous forme d'un beton poreux : application a un mur composite." Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0015.
Full textAbstract:
Simulation des transferts thermiques dans differents milieux poreux parcourus par un air caloporteur, en vue du stockage actif de la chaleur. Deux milieux ont ete etudies: empilement de spheres remplies d'un materiau a changement de phase (paraffine ou choliarolithe); beton poreux sous forme alveolaire. Differents modeles sont proposes et valides pour la simulation; les performances de stockage de chaque milieu en sont déduites.
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Plantier, Christophe. "Etude numérique et expérimentale d'un prototype de chauffe-eau solaire équipé d'un stockage à chaleur latente." Chambéry, 2005. http://www.theses.fr/2005CHAMS006.
Full textAbstract:
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<br>This study deals with innovation research on solar domestic hot water systems in order to improve the ratio "thermal energy production / capital cost" of this technology. With this aim, the first stage of the work has consisted in establishing the detailed energy balance of the system to track down where the most important energy lasses are situated and thus the improvements to consider as a matter of priority. For this part of the study, we used the transient system simulation program TRNSYS. The detailed energy balance analysis of a solar domestic hot water system show the interest to reduce the temperature levels of the system. Ln this way, we expect to reduce the thermal losses of the system, to work with a better efficiency and to slow down material degradation due to thermal solicitations. That's the reason why we chose to follow this way, then we took an interest in latent heat storage in phase change materials (PCM). The thermal working principle of these materials allows us to consider a high density heat storage in temperature ranges fitting with domestic hot water temperature needs. PCM can therefore act as a heat storage and also as a system temperatures controller. We elaborated a storage tank equipped with phase change materials encapsulated in spherical nodules and we developed a numerical model of this storage. The heat transfers modeling in PCM is based on a method called the enthalpy method. Some tests conducted in laboratory on an experimental prototype allowed to validate this numerical model. Using this new model, we simulated with TRNSYS a solar domestic hot water system integrating a latent heat storage. Then we obtained its detailed energy balance that we can compare with the one of a traditional system. This comparison allows us to evaluate the interest of the innovation. Heat transfers in PCM are very complicated and the numerical mode is based on a lot of simplifications. As a consequence, we have to stay cautious about simulation results. Those ones show very positive tendencies. The latent heat storage seems to effectively reduce the temperature levels of the system. Ln the future, the model needs to be improved in order to obtain a better precision of its calculations and to reduce simulation time. A one-year simulation of a solar domestic hot water system lasts currently to much time. It Is impossible to manage a complete numerical study in a reasonable time limit. With the improved model, an optimization of the latent heat storage sizing should be possible. The latent heat storage developed in this study isn't technically complex. A techno-economic study should show its industrial cost which should not be very high
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KABDI, ZACHARIA. "Solutions analytique et numerique des equations de transfert de chaleur en milieu poreux. Applications au stockage de la chaleur et au chauffage des gaz." Nice, 1993. http://www.theses.fr/1993NICE4606.
Full textAbstract:
L'auteur developpe une methode analytique de resolution des equations de transfert de chaleur en milieu poreux. Il fait une application au stockage de la chaleur et au chauffage des gaz. La solution analytique developpee permet de determiner la distribution des temperatures dans le solide et dans le fluide a travers le milieu poreux, en fonction du temps et de la position. Des algorithmes de calculs permettent de simuler le comportement des deux problemes physiques consideres, par la methode analytique proposee et par la methode purement numerique. Les resultats analytiques sont en bon accord avec les resultats numeriques
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Laouadi, Abdelaziz. "Transfert de chaleur dans un matériau à changement de phase : application au stockage cyclique d'énergie électrique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1996. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq21855.pdf.
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Hongois, Stéphanie. "Stockage de chaleur inter-saisonnier par voie thermochimique pour le chauffage solaire de la maison individuelle." Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00665612.
Full textAbstract:
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.
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HAJLAOUI, ALI DHAOUI. "Stockage et destockage du froid par chaleur latente dans une "plaque eutectique" : etude experimentale et modelisation." Paris 6, 1989. http://www.theses.fr/1989PA066228.
Full textAbstract:
La presente etude est consacree au stockage d'energie par chaleur latente a basses temperatures communement appele stockage de froid. Une installation comportant une plaque eutectique connectee a un circuit frigorifique est concue de facon a realiser diferents scenarios de stockage et de destockage. L'influence de certains parametres exterieurs tels que la vitesse massique et la puissance thermique de chauffage est analysee pour les differents scenarios. L'irreversibilite thermodynamique responsable de la degradation energetique de la chaleur enthalpique relative aux materiaux dont le changement de phase solide-liquide ne presente pas une interface franche, est elabore dans le cas d'un regime purement conductif et dans le cas d'une ablation convective non lineaire. Les resultats montrent une bonne concordance avec l'experience et permettent d'en envisager une exploitation a l'echelle industrielle
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Bhouri, Maha. "Optimisation des transferts de chaleur dans un système de stockage d'hydrogène à base d'alanate de sodium." Thèse, Université du Québec à Trois-Rivières, 2012. http://depot-e.uqtr.ca/4414/1/030309563.pdf.
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