Réservation événementielle: Soumission #111

Description Dans le contexte du dérèglement climatique en cours, la transition énergétique est une urgence absolue. Dans nos sociétés occidentales, elle comporte plusieurs axes : diminuer le besoin d’énergie, par la modification de nos modes de vie d’une part et par l’augmentation de l’efficacité énergétique d’autre part, et produire ce qui est nécessaire par une combinaison de solutions à faible empreinte écologique. En Europe, le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire par les bâtiments constitue une cible de premier choix pour cette transition car elle a un impact significatif sur le climat et il existe d’ores et déjà de nombreuses solutions pour le diminuer. L’une d’entre elles est technologique : la pompe à chaleur permet de produire de la chaleur à partir d’énergie thermique renouvelable et d’énergie électrique. Les deux sources d’énergie thermique principalement utilisées sont l’air ambiant et le sol. La première correspond à une installation assez simple et rapide, à un coût relativement bas et avec des bonnes performances. La deuxième requiert un chantier et un coût plus importants mais correspond généralement à des performances significativement plus importantes. Une solution prometteuse consisterait à améliorer les performances de la source air ambiant grâce à l'énergie thermique solaire. Elle entre dans la catégorie des systèmes de pompe à chaleur assistées par énergie solaire (SAHP) avec des panneaux solaires en série au niveau de la source froide. Cette thèse concerne ce type de système dont la seule source froide est constituée de panneaux solaires photovoltaïques-thermiques (PVT) à liquide caloporteur et dont la source chaude correspond au système de chauffage à eau et au ballon d’eau chaude sanitaire. Elle porte sur la démarche de conception et d’optimisation du design de tels panneaux dans la perspective de garantir au système des performances supérieures ou égales à celles attendues avec un échangeur air/eau classique. Un problème d’optimisation de design multidisciplinaire (MDO) a été formulé afin de donner le cadre de cette démarche. Dans un premier temps, les liens entre le concept de panneau hybride ou ses caractéristiques géométriques et sa performance thermique ont pu être mis en évidence. Des essais ont été réalisés sur différents concepts pour confirmer ou nuancer ces liens. De plus, pour un concept sélectionné, une optimisation du design a été menée à l’aide de modélisation CFD. Dans un second temps, pour une classe de designs dits à « distribution d’écoulement à mini-canaux », une étude a permis de faire le lien entre leurs caractéristiques hydrauliques et leur performance hydraulique : pertes de charge et distribution des débits. Des essais ont été réalisés afin de confronter les prédictions des modèles développés aux mesures expérimentales. Le design hydraulique optimal pour cette classe de designs et dans le cadre de du problème posé a pu être mis en évidence. Enfin, des séquences expérimentales sur différents bancs de test ont été menées afin d’évaluer les performances de certains designs une fois connectés en ligne de panneaux ou les performances à l’échelle du système lorsqu’un champ de tels designs constitue la seule source froide. Cette thèse a permis de présenter la démarche de conception et d’optimisation de panneaux solaires hybrides à eau destinés à être la source froide d’une pompe à chaleur eau glycolée/eau, les modèles numériques développés dans ce cadre et utilisables pour des problématiques similaires, et les avantages, les limites et les perspectives de ce type de système.