Modélisation et simulation de l’intégration d’un système de stockage latent à une installation de rafraichissement solaire couplée à un bâtiment tertiaire

Résumé : Les exigences de confort des occupants du secteur tertiaire à La Réunion induisent une part croissante des besoins en climatisation. Une alternative à la production frigorifique classique consommatrice d’électricité, réside dans la mise en œuvre de systèmes thermiques tels que les cycles à absorption. Parallèlement, le gisement solaire Réunionnais est important et coïncide dans le temps avec cette demande de climatisation. Il existe donc bien une opportunité à la mise en œuvre de tels cycles et, dans cette logique, une installation de rafraichissement solaire à absorption de 30 kW a été installée en 2008 par le laboratoire PIMENT à l’IUT de Saint-Pierre. Dotée de 90 m2 de panneaux solaires thermiques plans, elle permet de rafraîchir 200 m2 de salles d’enseignement durant la totalité de la saison chaude (novembre-mars). L’analyse des données expérimentales de ce système depuis son installation a permis de cibler trois comportements dommageables : - lorsque les charges thermiques des locaux sont trop faibles (inoccupation, conditions climatiques moins chaudes), le système peut surchauffer et conduire l’installation dans une zone de fonctionnement critique, - lorsque la ressource solaire est faible, la production frigorifique peut ne pas couvrir entièrement les besoins du bâtiment et augmenter la sensation d’inconfort, - le potentiel thermique du weekend est inexploité alors qu’il pourrait être valorisé la semaine suivante en cas de passages nuageux ou afin de démarrer l’installation plus tôt le matin. Une des réponses proposées pour pallier ces problèmes est l’ajout d’un système de stockage thermique afin de lisser la production frigorifique et de disposer d’une réserve d’énergie en cas de besoin. Nous avons choisi dans cet article d’étudier l’influence d’un stockage côté chaud sur le comportement dynamique de l’ensemble et sur les performances globales. Ce choix est dicté d’une part par les contraintes technologiques liées à l’éventuelle surchauffe des capteurs, et que l’on souhaite éviter, et la relative plus grande facilité à stocker de la chaleur que du froid. Parmi les solutions possibles, les systèmes à matériaux à changement de phase (MCP) se révèlent très intéressants du fait de leur densité de stockage élevée et de leur maturité technologique suffisamment avancée pour envisager une intégration réaliste au dispositif. Fort de nombreux travaux de simulation effectués et validés jusqu’à présent sur l’installation actuelle, nous proposons dans ce travail d’intégrer cette fonction stockage dans le modèle général. Un des degrés de liberté associés à l’utilisation des MCP est la température de fusion et trois cas sont envisagés selon la disponibilité des matériaux : 79, 84 et 90°C. Nous avons étudié notamment l’influence de ce paramètre sur les indicateurs de performances suivants : le rendement de la boucle solaire, le coefficient de performance thermique, le ratio d’énergie primaire, l’énergie frigorifique distribuée dans le bâtiment et le taux de couverture de l’installation. En outre, plusieurs scénarios d’occupation ont été envisagés selon l’heure de démarrage de la machine à absorption (8h, 9h, 10h). Les dimensionnements optimaux du stock sont étudiés et discutés pour tous les cas envisagés.
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Contributor : Paul Guillou <>
Submitted on : Saturday, April 7, 2018 - 8:06:27 AM
Last modification on : Thursday, March 28, 2019 - 11:24:15 AM

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Olivier Marc, Paul Guillou, Frantz Sinama, Jean Castaing-Lasvignottes. Modélisation et simulation de l’intégration d’un système de stockage latent à une installation de rafraichissement solaire couplée à un bâtiment tertiaire . Congrès Français de Thermique 2016, 2016, Toulouse, France. ⟨hal-01739817⟩

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