Dissertations / Theses: 'Pompe à chaleur géothermique'

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Beauchamp, Benoit. "Modélisation et validation expérimentale d'une pompe à chaleur géothermique à expansion directe." Mémoire, École de technologie supérieure, 2011. http://espace.etsmtl.ca/932/1/BEAUCHAMP_Benoitpdf.pdf.

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Abstract:

Les pompes à chaleur géothermique à expansion directe connaissent un regain d'intérêt depuis quelques années. Ces systèmes fonctionnent selon le cycle de réfrigération simple à compression de vapeur au même titre que les pompes à chaleur à boucle géothermique secondaire. La différence principale entre les deux technologies provient du fait que l'échangeur de chaleur géothermique est une composante intégrale du circuit frigorifique des systèmes à expansion directe. De ce fait, la dynamique de fonctionnement ainsi que les performances énergétiques et opérationnelles du système sont directement liées au comportement du fluide de travail, le fluide frigorigène, dans l'organe échangeur de chaleur réfrigérant-sol. La revue de littérature révèle que les recherches et publications scientifiques liées aux systèmes de pompe à chaleur géothermique à expansion directe sont peu nombreuses. Ainsi, tant au niveau de la modélisation que des résultats expérimentaux, l'information disponible ne permet pas d'obtenir une appréciation scientifique satisfaisante à l'égard de cette technologie. L'objectif du présent travail consiste à obtenir des résultats expérimentaux traitant du fonctionnement de ces systèmes ainsi qu'à développer un modèle numérique détaillé de l'échangeur de chaleur réfrigérant-sol. Ces résultats permettront de comprendre et d'analyser la complexité du fonctionnement dynamique de ces systèmes, particulièrement pour l'échangeur réfrigérant-sol, ainsi que de proposer un outil de modélisation offrant la possibilité de réaliser des simulations paramétriques pour l'analyse et/ou le développement de cet organe. Le système étudié dans ce travail est une unité commerciale disponible et a la capacité de fonctionner soit en mode chauffage, soit en mode climatisation. Lors du fonctionnement en mode chauffage, l'échangeur réfrigérant-sol assure le rôle de l'évaporateur et est constitué de trois boucles géothermiques en parallèle possédant chacune leur valve de détente thermostatique dédiée. Lors du fonctionnement en mode climatisation, l'échangeur réfrigérant-sol assure le rôle du condenseur et est constitué soit d'une seule boucle ou une combinaison de deux boucles géothermiques en parallèle. Le choix de cette combinaison est effectué par l'ordinateur de bord du système selon une séquence de contrôle préétablie par le manufacturier. L'échangeur de chaleur réfrigérant-sol possède la particularité d'avoir un transfert de chaleur diffusif et transitoire avec le sol à la frontière externe du fluide frigorifique. Les modèles de simulation développés et disponibles dans la littérature traitent majoritairement un problème convectif à la frontière externe du fluide frigorifique. Le développement d'un modèle numérique intégrant les équations gouvernantes de continuité, de quantité de mouvement et d'énergie pour le fluide frigorifique ainsi que du transfert de chaleur diffusif dans le sol, constitue une contribution du travail actuel. Dans l'objectif d'obtenir des résultats expérimentaux de fonctionnement du système, un banc d'essai possédant une instrumentation exhaustive a été conçu. Une multitude de tests expérimentaux ont été réalisés afin d'obtenir des résultats pour le fonctionnement du système en mode de chauffage et de climatisation. Des tests expérimentaux particuliers ont été réalisés sur le banc d'essai avec comme objectif l'obtention de résultats permettant d'analyser le fonctionnement dynamique des boucles géothermiques pour les deux modes de fonctionnement. Les résultats expérimentaux obtenus, en plus de permettre de documenter les performances opérationnelles du système, ont permis de comparer les résultats du modèle numérique de simulation développé.

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Moch, Xavier. "Etude théorique et expérimentale d'échangeurs géothermiques hélicoïdaux : Production de chaud et de froid par pompe à chaleur, et dimensionnement d'installations." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01054306.

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Abstract:

Cette thèse de doctorat a pour objet l'étude d'échangeurs géothermiques hélicoïdaux implantés dans le proche sous-sol. Ces objets font partie de la famille des échangeurs géothermiques compacts, et sont une alternative aux sondes verticales et aux nappes horizontales plus couramment utilisées pour chauffer et rafraîchir des bâtiments (géothermie sèche, très basse enthalpie). L'étude à la fois théorique et expérimentale de ces échangeurs mène à différents modèles, numériques comme analytiques, permettant de prévoir le comportement en température du sous-sol comme du fluide caloporteur. Des résultats de simulation intégrant le couplage aux bâtiments sont présentés, et des outils logiciels ont été créés pour aider au dimensionnement d'installations. De surcroît, un "test de réponse thermique" adapté à ces échangeurs a été développé, afin de permettre d'estimer les propriétés thermiques moyennes du sous-sol et la résistance thermique liée à l'installation de l'échangeur. Enfin, des conseils pratiques sont donnés, dont le but est d'obtenir les températures d'utilisation les mieux adaptées aux pompes à chaleur, et en conséquence d'améliorer les coefficients de performance du système.

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Partenay, Vincent. "Développement d'une méthodologie d'évaluation des performances de systèmes de pompes à chaleur géothermiques." Chambéry, 2010. http://www.theses.fr/2010CHAMS032.

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Abstract:

L'évaluation précise des performances de systèmes de pompes à chaleur géothermiques est un facteur clé pour justifier l'intérêt du déploiement de cette technologie parmi les nombreux systèmes de chauffage, refroidissement et production d'eau chaude sanitaire disponibles. Bien qu'au niveau de la pompe à chaleur même il existe des méthodes permettant de caractériser son efficacité en conditions nominales, l’extrapolation aux performances annuelles du système global composé de la pompe à chaleur, du bâtiment, de la sonde géothermique, du climat et de la régulation associée reste très approximative. Afin de prendre en compte les effets dynamiques à plus ou moins long terme inhérents à un tel système, l’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie d'évaluation des performances de systèmes de pompes à chaleur géothermiques basée sur la technique de l'émulation. Cette technique permet d'incorporer une pompe à chaleur réelle dans un environnement de simulation dans lequel les possibilités de modélisation de systèmes sont multiples. Dans un premier temps, un état de l'art des méthodes d'évaluation existantes est réalisé, puis dans un deuxième temps, la modélisation de sondes géothermiques abordée à travers un recensement des modèles existants, le développement d'un modèle et une étude expérimentale. Enfin, le principe de la nouvelle méthodologie d'essai développée est présenté et mis en application à l'aide d'un banc d'essai adapté
The accurate evaluation of performance of ground coupled heat pump systems is a key factor for a broader exploitation of this technology among other various available systems for heating, cooling and domestic hot water production. Although there exist methods allowing to assess the efficiency of the heat pump itself in nominal conditions, the extrapolation to annual performances of the global system composed of the heat pump itself, the building, the ground heat exchanger, the climate and the associated controller, remains quite approximative. In order to take into account dynamic effects that are inherent to such a system, the objective of the thesis is to present a new methodology for the evaluation of performance of ground coupled heat pump systems, based on the emulation technique. The latter allows to integrate a real heat pump in a simulated environment that offers multiple system configurations. First, a state of the art of the existing methods is realized. Then the ground heat exchanger modelling is dealt with through a litterature review of existing models, the development of a new model and its experimental comparison. Finally, the principle of the developed methodology is presented and a first application is performed on an adapted test bench

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Philippe, Mickaël. "Développement et validation expérimentale de modèles d'échangeurs géothermiques horizontaux et verticaux pour le chauffage de bâtiments résidentiels." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00585632.

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Abstract:

Le déploiement des pompes à chaleur géothermiques sur le territoire national représente un important potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Afin de le favoriser il est nécessaire de comparer précisément les performances annuelles des pompes à chaleur géothermiques aux autres systèmes de chauffage et ce en fonction des caractéristiques du bâtiment, du climat et du sol rencontrés. Dans ce contexte, cette thèse vise à élaborer un modèle précis et fonctionnel de calcul des performances énergétiques annuelles de pompes à chaleur à échangeurs géothermiques horizontaux ou verticaux.
Après un état de l'art des différents modèles d'échangeurs géothermiques horizontaux et verticaux existants, des modèles de sondes verticales utilisables pour des simulations dynamiques sont identifiés et leurs domaines de validité sont précisés. Un modèle d'échangeur horizontal semi-analytique décliné en deux versions adaptées respectivement à des courtes et longues durées de sollicitations thermiques est ensuite développé. Un dispositif expérimental est alors mis au point bénéficiant d'une technique novatrice de mesure répartie de température du sol par fibre optique. Un essai de validation du modèle d'échangeur horizontal est ainsi réalisé et permet de confirmer la pertinence de ce dernier. Enfin une méthode de calcul du coefficient de performance annuel est développée pour une pompe à chaleur à échangeur horizontal ou vertical. L'application de cette méthode à un bâtiment type dans un climat orléanais permet d'éprouver la méthode avec de premiers résultats prometteurs.

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Karagiorgas, Michaelis. "Etude du comportement dynamique d'une pompe a chaleur a adsorption solide couplée a des sources extérieures de chaleur de capacité finie via des conductances finies : modélisation et expériences." Paris 7, 1985. http://www.theses.fr/1985PA077131.

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Abstract:

Nous proposons un système d'équations qui modélise le fonctionnement d'une pompe à chaleur en tenant compte des couplages avec le milieu extérieur. Il existe quatre réservoirs de chaleur, de capacité finie qui sont couplés à la machine (PAC) au niveau de quatre interfaces de couplage de conductance thermique finie. Nous présentons les résultats expérimentaux comparés aux résultats de la simulation numérique dans le cas d'un cycle à simple effet et dans le cas du cycle à double effet. Nous présentons également l'étude des temps caractéristiques de réponse lors de la désorption éclair adiabetique qui a permis d'analyser les différents régimes de la désorption et les limites dans lequelles la modélisation proposée est valable ; la désorption éclair a également permis d'identifier plusieurs paramètres thermo-physiques du système.

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Philippe, Mikael. "Développement et validation expérimentale de modèles d'échangeurs géothermiques horizontaux et verticaux pour le chauffage de bâtiments résidentiels." Paris, ENMP, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00585632.

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Abstract:

Le déploiement des pompes à chaleur géothermiques sur le territoire national représente un important potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Afin de le favoriser il est nécessaire de comparer précisément les performances annuelles des pompes à chaleur géothermiques aux autres systèmes de chauffage et ce en fonction des caractéristiques du bâtiment, du climat et du sol rencontrés. Dans ce contexte, cette thèse vise à élaborer un modèle précis et fonctionnel de calcul des performances énergétiques annuelles de pompes à chaleur à échangeurs géothermiques horizontaux ou verticaux. Après un état de l'art des différents modèles d'échangeurs géothermiques horizontaux et verticaux existants, des modèles de sondes verticales utilisables pour des simulations dynamiques sont identifiés et leurs domaines de validité sont précisés. Un modèle d'échangeur horizontal semi-analytique décliné en deux versions adaptées respectivement à des courtes et longues durées de sollicitations thermiques est ensuite développé. Un dispositif expérimental est alors mis au point bénéficiant d'une technique novatrice de mesure répartie de température du sol par fibre optique. Un essai de validation du modèle d'échangeur horizontal est ainsi réalisé et permet de confirmer la pertinence de ce dernier. Enfin une méthode de calcul du coefficient de performance annuel est développée pour une pompe à chaleur à échangeur horizontal ou vertical. L'application de cette méthode à un bâtiment type dans un climat orléanais permet d'éprouver la méthode avec de premiers résultats prometteurs
The inreasing use of geothermal heat pumps on the French territory represents an important reduction potential of greenhouse gases emissions. To encourage this trend, it is necessary to accurately assess the annual performances of geothermal heat pumps in comparison with the other existing heating systems. In such a context, this thesis aims to establish a precise and functional model for calculating the annual energy performances of geothermal heat pumps with horizontal or vertical ground heat exchangers. After a literature review of horizontal and vertical ground heat exchangers models, the geothermal borehole models more adapted to dynamic simulations are identified and their validity ranges are reported. Concerning the horizontal ground heat exchangers, we could not find any suitable model for our purposes. A semi-analytical model, is then developed in two versions for two different time ranges of heat exchanges. To evaluate the model, an experimental set-up, equipped with an innovative device permitting a distributed temperature measurement by optical fibers is installed. A validation test elaborated and applied on the horizontal ground heat exchanger model allows to confirm its relevance. Finally, a calculation method of the seasonal performance factor is developed for heat pumps equipped with horizontal or vertical ground heat exchangers. The application of this method to a typical residential building in the climate of Orléans gives promising results

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Salque, Tristan. "Méthode d'évaluation des performances annuelles d'un régulateur prédictif de PAC géothermiques sur banc d'essai semi-virtuel." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0095/document.

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Abstract:

Avec le développement récent de régulateurs innovants pour le bâtiment, il devient nécessaire de mettre au point une méthode de test qui soit à la fois rapide, reproductible et réaliste. La méthode développée dans cette thèse permet d'obtenir des performances annuelles de régulateurs de pompes à chaleurs (PAC) géothermiques en seulement quelques jours de test. Basé sur une technique d'émulation déjà utilisée pour des tests de PAC géothermiques et de systèmes solaires combinés, le test permet d'incorporer le régulateur et la PAC réels dans un environnement de simulation calibré par des mesures in-situ. Chaque jour de test correspond à un jour type de chaque mois. Le développement de la méthode consiste à déterminer la séquence de jours types optimale permettant une bonne estimation des performances. La méthode est ensuite testée expérimentalement sur le banc semi-virtuel pour comparer un régulateur prédictif à un régulateur conventionnel sur une saison de chauffage. Pour les besoins de la méthode, un régulateur prédictif de PAC géothermiques est développé. Ce régulateur utilise des réseaux de neurones pour la prévision des données météo et de la température ambiante. Un nouveau module pour la prévision des températures dans le plancher chauffant et les sondes géothermiques est proposé. Le régulateur prédictif est testé par simulation sur une saison de chauffage pour différents climats et types de maisons individuelles. En fonction de la référence, les économies d'énergie réalisées varient entre 6% et 15%
With the recent development of innovative controllers for the building, there is a need to develop a testing method that is fast, reproducible and realistic. The method developed in this study aims to estimate the annual performance of ground source heat pump (GSHP) controllers in only a few days of test. Based on emulation techniques already used for GSHP and solar combined systems, the test immerses the controller and a real GSHP in a simulated environement that is calibrated with in-situ data. Each day of test represents a typical day of the month. The development of the method consists in determining the optimal typical days that ensure an accurate estimation of annual performance. The method is then experimentally tested on the semi-virtual test bench for the comparison of a predictive controller and a conventionnal controller over an entire heating season.To develop the method, a predictive controller for GSHP is elaborated. The controller is based on artificial neural networks used for the prediction of weather data and indoor temperature. A new module for the prediction of floor heating and boreholes fluid temperatures is also proposed. The predictive controller is tested by simulation over a heating season for various climates and types of single family house. According to the reference case, the energy savings vary between 6% and 15%

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Garnier, Frédéric. "Contribution à l’évaluation biogéochimique des impacts liés à l’exploitation géothermique des aquifères superficiels : expérimentations et simulations à l’échelle d’un pilote et d’installations réelles." Thesis, Orléans, 2012. http://www.theses.fr/2012ORLE2079/document.

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Abstract:

Pour la climatisation de bâtiments ou d’installations industrielles, les nappes d’eaux superficielles représentent une source de frigories très convoitée. Leurs exploitations intensives depuis plusieurs dizaines d’années conjuguées au redéploiement de la filière géothermique ces dernières années, soulèvent des préoccupations quant à la préservation des ressources en eau. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer l’impact de variations locales de température sur la qualité physico-chimique et microbiologique des eaux souterraines sur la base (i) de suivis in-situ au niveau de 3 installations réelles exploitant les nappes d’eaux superficielles et, (ii) d’expérimentations sur un pilote (BIOTHERMEX) permettant de reproduire, en conditions parfaitement maitrisées, l’effet de la propagation d’un panache thermique dans un modèle réduit d’aquifère. Dans la gamme de température relevée sur site, les principaux résultats obtenus montrent que les impacts thermiques sont circonscrits au voisinage immédiat de l’installation, pouvant altérer jusqu’à plus d’une dizaine de degrés la sténothermie des nappes. Le suivi des paramètres physico-chimiques n’ont pas fait apparaitre de perturbations significatives sur la période de surveillance, constat étayé par des modélisations hydrogéochimiques. En revanche, une influence significative a été relevée au niveau des principaux descripteurs microbiologiques (activité, diversité de la microflore totale). Enfin, les expériences menées à l’échelle du laboratoire ont permis d’appréhender finement le comportement réactionnel du système et de définir une température de réinjection critique, au-delà de laquelle des désordres potentiels sont attendus
The use of shallow groundwater as heat source for heat pump is very coveted for air-conditioning of building or industrial facilities. Their intensive use during many years combined with the redeployment of the geothermal industry these last years, raise concerns about the safeguarding of the water resources. In such a context, the present study aims to evaluate the impact of local variations of temperature on the physicochemical and microbiological quality of groundwater systems on the basis of (I) field investigation and, (II) experiments on a pilot (named BIOTHERMEX) making it possible to reproduce, in perfectly supervised conditions, the effect of the propagation of a thermal plume in a reduced aquifer model. Within the temperature recorded on site, principal outcomes showed that thermal impacts are confined in the immediate vicinity of the installation, and were able to deteriorate, up to about ten degrees, the stenothermy of the groundwater systems. The evolution of the physicochemical parameters did not reveal any significant disturbances over the monitoring period, this being also predicted by hydrogeochemical modeling. On the other hand, a significant influence was raised about some microbiological indicators-descriptors (namely activity, diversity of the total microflora). Lastly, the experiments undertaken on the laboratory scale made it possible to finely apprehend the reactional behavior of the system and to define a critical temperature of re-injection beyond which, potential disorders are expected

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Pei, Long. "Evaluation of environmental impacts of buildings in China." Electronic Thesis or Diss., Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM068.

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Abstract:

Le processus d'urbanisation en Chine exerce une forte pression sur l’environnement. Le plus fort potentiel de réduction de ces impacts correspond aux décisions prises lors de la conception du bâtiment, qui peuvent s’appuyer sur des outils de simulation numérique. Cette thèse est consacrée à l’étude de trois conditions aux limites liées à l'évaluation de la performance énergétique et environnementale des bâtiments en Chine : - Le sol : un modèle de pompe à chaleur couplée au sol est proposé, et couplé à un modèle d'échangeur de chaleur géothermique permettant le calcul rapide de la réponse d’un champ de sondes verticales de grande taille. Ce modèle peut être utilisé pour améliorer les performances énergétiques du système en phase de conception ou de gestion. - Le microclimat : une méthode de génération de fichier climatique spécifique au site qui fournit la température horaire locale de l'air est proposée, prenant en compte l'effet d'îlot de chaleur urbain. Les effets du microclimat sur la performance énergétique du bâtiment sont étudiés quantitativement. - Le système d’arrière-plan pour l’analyse de cycle de vie : les effets de la variation spatiale et temporelle du mix de production d'électricité en Chine sur les impacts environnementaux sont étudiés. La base de données environnementales est adaptée au contexte national et local chinois. Les résultats montrent que les impacts environnementaux des bâtiments peuvent être évalués plus raisonnablement en considérant ces trois conditions aux limites
The urbanisation process in China brings a high pressure on the environment. The highest potential to reduce these impacts corresponds to decisions made during the building’s design phase, which can be supported by numerical simulation. This thesis is dedicated to the study of three boundary conditions related to the energy and environmental performance evaluation of buildings in China: - The ground: a ground coupled heat pump model is proposed integrating a fast calculation ground heat exchanger model for a large-scale boreholes field. This model can be used to improve the energy performance of the system in the design and operation phases. - The microclimate: a site-specific weather file generation method which can provide local hourly air temperature is proposed, accounting for the urban heat island effect. The effects of the microclimate on the building’s energy performance are quantitatively investigated. - The background system for life cycle assessment: the effects of the spatial and temporal variation of the electricity production mix in China on the environmental impacts are investigated. The environmental database is adapted to the Chinese national and local context. The results show that the environmental impacts of buildings could be more reasonably evaluated by considering these three boundary conditions

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Ibrahim, Oussama. "Efficacité énergétique dans le bâtiment : Hybridation des systèmes de production d’eau chaude." Caen, 2013. http://www.theses.fr/2013CAEN2027.

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Abstract:

Cette thèse présente un bilan énergétique au Liban, ainsi que des principaux problèmes liés à la consommation énergétique au Liban. Par ailleurs, différents scénarios de production d'électricité au Liban sont examinés et optimisés, à savoir: le coût, l'environnement et le tarif. Les résultats révèlent que l’utilisation de l'énergie éolienne et du gaz naturel pour la production d'électricité est une solution d’avenir. En outre, un examen complet des différents systèmes de chauffage d'eau domestique est développé. Les résultats obtenus révèlent que les pompes à chaleur pour le chauffage de l’eau et les chauffes eau solaire thermique doivent être très recommandées dans l’habitât. Un modèle numérique d’un système hybride de chauffe-eau domestique est développé en régime transitoire. Ce système est constitué d'un capteur solaire à plaque plane, une pompe à chaleur avec différentes sources : l’air ambiant, la géothermie, une éolienne, une batterie de stockage et un réservoir de stockage d'eau chaude. Des simulations sont effectuées pour les jours typiques d'hiver et d'été concernant deux villes libanaises : Beyrouth et Cèdres. En outre, un modèle d’optimisation énergétique en tenant compte de la contrainte économique est suggéré pour le système hybride proposé
This thesis presents a detailed review of the conventional and renewable energy statuses, in Lebanon, as well as of the principal problems facing the electricity of Lebanon Company (EDL). Besides, future electricity generation plan-scenarios for Lebanon are investigated, where multi variables are examined and optimized, namely: cost, environment and tariff. Results reveal that the investment in wind energy and natural gas for power production should be a main concern in the future. In addition, a comprehensive review of different domestic water heating systems is developed, where principal conclusions reveal that heat pump water heaters and solar water heating systems are recommended to be used. Accordingly, a general road map that controls the choice of a water heating system for domestic use from energetic and environmental points of view is developed. Moreover, dynamic simulation model of an air source heat pump water heater is presented and validated. This model is then used to assess the system performance in the Lebanese context, investigate a proposed optimal management model and study the effect of using mini-tubes condensers. Furthermore, a domestic hybrid water heating system is proposed and modeled dynamically. The system is composed of a flat-plate solar collector, air-source/geothermal heat pump water heater, a wind turbine, a battery and a hot water storage tank. Simulations are carried out for typical days of winter and summer of two Lebanese locations, Beirut and Cedars. In addition, an energetic-economic optimal management model is suggested for the proposed hybrid system and applied to the investigated case studies, where reliable results are obtained

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Jensen, Thor. "L'adoption de géothermique à des échelles multiples en Amérique du Nord." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015SACLV032/document.

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Abstract:

En Amérique du Nord, le chauffage de l'espace, l'eau chaude, et l'utilisation de la climatisation énergie secondaire plus que toute autre activité au sein de bâtiments, émettant ainsi la majorité des gaz périmètres 1 et 2 serre (GES). La pompe à chaleur géothermique (PCG) utilise un tiers de l'énergie des technologies traditionnelles de fournir un espace de services d'eau chaude et de climatisation. Bien géothermique est une technologie bien établie, les économies d'énergie et les émissions de GES ne sont pas traduits dans leur adoption généralisée. Les mesures de politique publique et les incitations financières adoptées pour promouvoir PCG ont échoué à conduire à une large adoption ou de réduire les coûts. Cette thèse examine l'adoption de pompes à chaleur géothermiques en réponse aux politiques de soutien parmi les adopteurs résidentiels, institutionnels, et la ville-échelle. Données au niveau détaillé du site et des panneaux permettent expériences naturelles sur la réponse des adoptants résidentiels au Canada et aux États-Unis à l'évolution des incitations. À des échelles supérieures, les procédures réglementaires relatives à l'offre de services de l'énergie thermique (TES) a fourni une étude de cas pour l'analyse des modèles d'utilité pour financer géothermique pour les clients commerciaux et institutionnels. Au Canada et aux États-Unis, les incitations financières ont échoué à soutenir l'adoption de la pompe à chaleur géothermique à travers ou après la période de la subvention pour les ménages résidentiels. Pas plus que les incitations conduisent à une diminution des prix dans le temps. Problèmes de resquillage au Canada et une incapacité à faire des incursions dans les zones desservies par le gaz naturel ont brin technologie géothermique. En outre, le coût en capital de pompes à chaleur géothermiques en résulte un coût de cycle de vie plus élevé que la plupart des solutions de rechange. Les avantages de l'économie à l'échelle d'incitations financières pour les pompes à chaleur géothermiques sont limitées au Canada, où la plupart des pompes à chaleur sont importés. TES fournissent innovations convaincantes pour combler les obstacles à des échelles supérieures. TES surmonter équilibrer les contraintes de bilan sur la dette commune aux organisations du secteur public par le financement de biens d'équipement et de rénovation que les paiements de services publics. TES peut surmonter les contraintes de capitaux rencontrés par les développeurs en finançant des équipements à l'intérieur du bâtiment en réduisant les coûts de construction. Cependant, notre étude des marchés publics de cas révèle TES être une approche coûteuse dans le long terme. Les perspectives de cette recherche sont traduits dans les meilleures pratiques et des conseils stratégiques pour améliorer la passation des marchés, accroître la sensibilisation, et aligner les incitations pour une plus grande efficacité
In North America, space heating, hot water, and air conditioning use more secondary energy thanany other activity within buildings, thus emitting the majority of scope 1 and scope 2 GreenhouseGases (GHG). The Ground Source Heat Pump (GSHP) uses one-third the energy of traditionaltechnologies to provide space conditioning and hot water services.While GSHP is a well-established technology, the energy savings and lower GHG emissionshave not translated into their widespread adoption. Public policy measures and financialincentives adopted to promote GSHP have failed to lead to broad adoption or lower costs. Thisthesis examines the adoption of GSHP in response to supportive policies among residential,institutional, and city-scale adopters.Detailed site-level and panel data permit natural experiments on the response of residentialadopters in Canada and the US to changing incentives. At higher scales, regulatory proceedingsconcerning the offering of Thermal Energy Services (TES) has provided a case study for analysisof utility models to finance GSHP for commercial and institutional clients.In Canada and the US, financial incentives failed to sustain the adoption of GSHP throughout orafter the period of subsidy among residential households. Neither did incentives lead to adecrease in price over time. Free-ridership problems in Canada and an inability to make inroadsto areas served by natural gas have stranded GSHP technology. Further, the capital cost ofGSHP results in a higher lifecycle cost than most alternatives. The economy-wide benefits offinancial incentives for GSHP are limited in Canada, where most heat pumps are imported.iiiTES provide compelling innovations to bridge barriers at higher scales. TES overcome balancesheet constraints on debt common to public sector organizations by financing capital equipmentand renovations as utility payments. TES can overcome capital constraints faced by developersby financing equipment inside the building lowering construction costs. However, our casestudy of public procurement reveals TES to be a costly approach in the long run. The insightsfrom this research are translated into best practices and policy advice to improve contracting,increase awareness, and align incentives for greater efficiency

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Lemire, Nicolas. "Étude sur les systèmes de pompes à chaleur géothermiques." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0016/MQ48863.pdf.

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Garnier, Frédéric. "Contribution à l'évaluation biogéochimique des impacts liés à l'exploitation géothermique des aquifères superficiels : Expérimentations et simulations à l'échelle d'un pilote et d'installations réelles." Phd thesis, Université d'Orléans, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910204.

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Abstract:

Pour la climatisation de bâtiments ou d'installations industrielles, les nappes d'eaux superficielles représentent une source de frigories très convoitée. Leurs exploitations intensives depuis plusieurs dizaines d'années conjuguées au redéploiement de la filière géothermique ces dernières années, soulèvent des préoccupations quant à la préservation des ressources en eau. Dans ce contexte, la présente étude vise à évaluer l'impact de variations locales de température sur la qualité physico-chimique et microbiologique des eaux souterraines sur la base (i) de suivis in-situ au niveau de 3 installations réelles exploitant les nappes d'eaux superficielles et, (ii) d'expérimentations sur un pilote (BIOTHERMEX) permettant de reproduire, en conditions parfaitement maitrisées, l'effet de la propagation d'un panache thermique dans un modèle réduit d'aquifère. Dans la gamme de température relevée sur site, les principaux résultats obtenus montrent que les impacts thermiques sont circonscrits au voisinage immédiat de l'installation, pouvant altérer jusqu'à plus d'une dizaine de degrés la sténothermie des nappes. Le suivi des paramètres physico-chimiques n'ont pas fait apparaitre de perturbations significatives sur la période de surveillance, constat étayé par des modélisations hydrogéochimiques. En revanche, une influence significative a été relevée au niveau des principaux descripteurs microbiologiques (activité, diversité de la microflore totale). Enfin, les expériences menées à l'échelle du laboratoire ont permis d'appréhender finement le comportement réactionnel du système et de définir une température de réinjection critique, au-delà de laquelle des désordres potentiels sont attendus.

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Dione, Khadimou Rassol. "Etude expérimentale et modélisation de l’évaporation a l’intérieur de tubes pour pompes à chaleur géothermiques." Caen, 2016. http://www.theses.fr/2016CAEN2043.

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Abstract:

Ce mémoire présente l’étude de l’évaporation de fluides frigorigènes à l’intérieur d’un tube. Il se décompose en deux grandes parties : une étude expérimentale et une analyse numérique. Un banc d’essais expérimental a été conçu pour tester l’évaporation des fluides frigorigènes. Les réfrigérants R134a et R407c sont expérimentés. L’échange thermique est caractérisé de manière locale dans un tube expérimental de longueur 1m. Nous montrons que lorsque le débit du réfrigérant augmente, l’échange thermique s’améliore. Ce phénomène s’explique par la structuration de l’écoulement en fonction du flux massique. Il a été étudié pour les deux réfrigérants. Nous avons étudié l’influence de la structuration de la paroi interne du tube sur l’échange thermique. Plusieurs tubes ont été testés et comparés. Des corrélations sont établies pour prédire le coefficient d’échange thermique et la perte de charge pour l’évaporation des deux fluides à l’intérieur de chaque tube. Une comparaison des performances des deux réfrigérants a été réalisée. L’intensification du transfert thermique, la perte de charge et la longueur d’évaporation ont été mises en évidence. Enfin, un modèle numérique a été développé pour prédire les caractéristiques de l’évaporation à l’intérieur d’un tube chauffé par un écoulement d’eau. La variation de la température de saturation du réfrigérant et la diminution de la température de l’eau de chauffage sont prises dans la résolution en combinant les équations de conservation de mouvement, de chaleur et de masse
This works deals with evaporation of refrigerants inside of a tube. It breaks down into two parts: one part of experimental analysis and a numerical part. An experimental test bench was designed to test the evaporation of refrigerants. The R134a and R407c refrigerants are tested. The heat exchange is characterized locally in a test tube of 1m length. We show that when the refrigerant flowrate increases, the heat exchange is improved. This phenomenon is explained by the refrigerant flow map which depends on the mass flow. It has been studied for both refrigerants. We studied the influence of the structure of the inner wall of the tube on the heat exchange. Several tubes were tested and compared. Correlations are established to predict the heat transfer coefficient and the pressure drop for the evaporation of the two fluids inside each tube. A comparison of the performance of two the refrigerants was performed: heat transfer intensification, pressure drop and the evaporation length are studied. Finally, a numerical model is designed to predict the characteristics of the evaporation inside a tube heated by a hydraulic system. The variation of the refrigerant saturation temperature and the decrease of the water heating temperature are taken into account. The resolution is made by combining the equations of the momentum, mass and heat conservation

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Hamdad, Ahmed. "Pompe à chaleur sol-eau." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0080.

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Abstract:

Les pompes a chaleur. En permettant la récupération de chaleur à bas niveau de température dans l'environnement, sont d'une utilisation intéressante avec une source froide abondante et gratuite tel que le sol. L’étude expérimentale le a porté sur une installation de 8 kW de puissance thermique au conteneur pour 3. 5 kW de puissance électrique au compresseur. La source froide, constituée par 4 échangeurs distincts, était composée de tubes implantés suivant différentes configurations Une instrumentation complète et informatisée a permis de suivre l’évolution des températures des fluides et du sol au cours de 3 hivers de fonctionnement. Les puissances soutirées ont été comprises entre 15 et 25 W lm de tube ; l'influence :e l'écartement entre les tubes, de leur profondeur d'implantation, de leur longueur e: de la nature du sol les entourant a été mise en évidence. Le coefficient de performance est toujours resté supérieur à 2 pour ces périodes de fonctionnement. Chacun des éléments constitutifs de la pompe à chaleur a été modélisé à partir des équations d état du fluide frigorigène. Pour le condenseur et l'évaporateur, la connais Z. D ce de l'état des fluides à l'entrée permet d'en déduire l'état en sortie, à partir de l'évaluation des coefficients de transferts de chaleur locaux. Le modèle du compresseur, de type hermétique tient compte d'une compression polytropique, des perles de charge aux clapets et les différents transferts thermiques entre le fluide et les éléments du groupe (carcasse moteur électrique, compresseur et huile) ou l'extérieur Chacun de ces modèles a été validé sur les résultats expérimentaux. Le modèle global de la pompe à chaleur permet, à partir des températures des sources et des débits des fluides, de connaître les performances à long terme du Système.

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Rouiller, Olivier. "Intégration pile à combustible et pompe à chaleur /." Sion, 2006. http://doc.rero.ch/search.py?recid=8394&ln=fr.

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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.

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Abstract:

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
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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Brunin, Olivier. "Pompe à chaleur a compression-absorption : étude et réalisation expérimentale." Nancy 1, 1995. http://www.theses.fr/1995NAN10426.

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Abstract:

L’étude de la pompe à chaleur à compression-absorption est motivée en partie par l'interdiction de production des fluides CFC depuis le 1er janvier 1995 et par les menaces qui pèsent sur les fluides HCFC. L’étude du cycle de cette pompe à chaleur électrique à haute température permet d'en faire ressortir les avantages avec l'utilisation du mélange eau-ammoniac. Une étude théorique démontre la supériorité du compresseur à vis refroidi par injection d'huile. L’étude de l'absorbeur et du désorbeur oriente le choix expérimental vers une technologie de film tombant sur un empilement de plaques ondulées verticales. Le projet expérimental est décrit en détail, et les premiers résultats d'essais valident le choix du compresseur. L’évolution de la modélisation ainsi que la recherche d'applications industrielles sont les principales perspectives

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Serier, Mohammed. "Pompe à chaleur entrainee par un moteur alternatif à gaz." Lyon, INSA, 1988. http://www.theses.fr/1988ISAL0075.

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Abstract:

Parmi les procédés conduisant à des é conomies d'énergie en matière de chauffage on peut compter les pompes à chaleur ( PAC) et, plus particulièrement celles qui sont couplées à un moteur thermique (MT). Le travail que nous avons fait s'inscrit dans le cadre de l'étude de ces systèmes. Il concerne plus particulièrement la modélisàtion du fonctionnement d'un système PAC-MT à gaz en vue d'une aide à la conception de ces systèmes et de leur régulation. La modélisation de la Partie PAC reprend en partie celle qui avait été proposée par HABERSCHILL : (Thèse DI, Lyon 1983) en y apportant certaines simplifications. Le modèle du moteur, entièrement nouveau, a été élaboré avec le même souci de minimisation de l'importance du logiciel tout en conservant une fidélité maximum de la représentation thermique du fonctionnement par rapport à la réalité. Ainsi les transferts thermiques à la paroi ont été pris en compte dans toutes les phases du cycle ; les laminages au niveau du papillon d''admission des gaz et des soupapes ainsi que les diverses pertes de charges sont intégrés à la modélisation de l'admission et de l'échappement ; enfin, la combustion a lieu avec une vitesse qui tient compte des paramètres physiques du milieu. Chacun de ces deux modèles est validé par des résultats expérimentaux obtenus sur un banc d'essais conçu et réalisé spécifiquement pour cette étude. L' exploitation du modèle global permet, notamment de prévoir le comportement d'une installation c'est à dire par exemple de tracer les courbes de puissance de chauffage et de vitesse de rotation en fonction de la position du papillon d'admission des gaz du carburateur pour des conditions d’utilisation variables.

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Lucazeau, Dominique. "Etudes d'automatique sur un prototype de pompe a chaleur chimique." Perpignan, 1988. http://www.theses.fr/1988PERP0043.

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Abstract:

Modelisation fine des processus physico-chimiques mis en jeu. Determination d'un ensemble de rocedures de commande de procede, a l'aide de techniques d'optimisation d'une "fonction objectif" exprimant une utilisation donnee

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Lucazeau, Dominique. "Etudes d'automatique sur un prototype de pompe à chaleur chimique." Grenoble 2 : ANRT, 1988. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37615447j.

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Guitari, Imed. "Etude expérimentale et modélisation d'une pompe à chaleur fonctionnant au CO2." Lyon, INSA, 2005. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0070/these.pdf.

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Abstract:

Ce travail concerne l'étude expérimentale et la modélisation d'une pompe à chaleur air/eau fonctionnant au gaz carbonique. L'étude expérimentale est réalisée sur un banc d'essais instrumenté (mesures de températures, pressions, débits, puissance) pour permettre de caractériser le fonctionnement de ces installations en régime statique et dynamique. Le modèle en régime statique est développé pour permettre, après validation, la détermination des conditions optimales de fonctionnement pour différentes sollicitations externes. Une loi simplifiée régissant la variation de la pression optimale de refoulement en fonction des conditions opératoires est déduite des calculs issus de ce modèle. Le modèle dynamique est basé sur les équations de conservation de la masse et de l'énergie. Il prend en compte l'inertie thermique du compresseur, des parois des échangeurs, du CO2 et du fluide caloporteur. La confrontation entre les résultats du calcul et ceux obtenus sur le banc d'essais met en évidence une bonne concordance. Cette modélisation a permis de simuler la variation des paramètres de fonctionnement de l'installation à la suite de sollicitations réalisées sur les variables d'entrée : température des sources, ouverture de la vanne de détente et vitesse de compresseur. En particulier, on note une bonne représentation des démarrages avec passage d'un fonctionnement sous-critique à un cycle transcritique
This work concerns an experimental study and modelling of an air/water beat pump using carbon dioxide as a working fluid. The experimental study is carried out on an instrumented test setup (pressure, temperature, flow end power measurements) to characterize the operation of this type of installation in static and dynamic mode. The static model was developed an validated. It allows to determine the optimal conditions of operation for various external conditions. Thus, a simplified law governing the optimal high pressure according to the gas cooler outlet temperature is deduced from the calculations. The dynamic model is based on the equations of mass and energy conservation. It takes into account the thermal inertia on the compressor, the exchanger' s walls, the refrigerant (carbon dioxide) and the coolant (water). Comparison between modelling results and those obtained with the test stand gives a good agreement. Thanks to this model, it is possible to record the operating variables versus time and space after changing the input parameters such as sources temperatures, expansion valve opening and compressor rotating speed. In particular, we notice a good representation of starting process with a transition from subcritical to transcritical cycle

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Arzano, Christine. "Etude et modélisation d'une pompe à chaleur haute pression à ammoniac." Paris 6, 1997. http://www.theses.fr/1997PA066773.

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Poulet, Philippe. "Contrôle d’un système énergétique hybride à base de pompe à chaleur." Thesis, Aix-Marseille, 2015. http://www.theses.fr/2015AIXM4392.

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Abstract:

Cette thèse est une contribution au problème du contrôle et de la gestion de l'énergie dans le cadre des systèmes hybrides à base de pompe à chaleur à entrée variable. Après un état de l'art sur les systèmes énergétiques et les pompe à chaleur, une présentation des outils expérimentaux, conçus et exploités tout le long de la thèse, est donnée. La troisième partie est constituée de la modélisation physique de la pompe à chaleur. Il s'agit du composant central utilisé pour le contrôle du système hybride. Ensuite, la stratégie de contrôle est décrite et validée à travers des résultats de simulation puis des expérimentations. La dernière partie est dédiée à la gestion d'énergie du système hybride. Plus précisément, un algorithme permettant d'optimiser l'énergie produite est proposé, puis, validé sur des sites représentatifs en France ; le cas d'étude considéré
This thesis is a contribution to the problem of control and management of energy within the heat-pump-based hybrid systems with variable input power. After a state of the art on energy systems and heat pump, a presentation of experimental tools, designed and operated throughout the thesis is given. The third part consists of the physical modeling of the heat pump. This is the central component used for the control of the hybrid system. Then, the control strategy is described and validated through the simulation results and the experiments. The last part is dedicated to the energy management of hybrid system. Specifically, an algorithm to optimize the energy produced is proposed and validated on representative sites in France ; the study-case of this work

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ALLOULA, TCHATO. "Modelisation du fonctionnement d'un capteur solaire couple a une pompe a chaleur." Toulouse 3, 1986. http://www.theses.fr/1986TOU30007.

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Alloula, Tchato. "Modélisation du fonctionnement d'un capteur solaire couplé à une pompe à chaleur." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37595415d.

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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.

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Abstract:

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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Marty, Fabien. "Optimisation de la structure globale des activités de surface d’une centrale géothermique à cogénération électricité/chaleur." Thesis, Pau, 2017. http://www.theses.fr/2017PAUU3021/document.

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Abstract:

Dirigé par la société Fonroche Géothermie, un consortium de dix partenaires participe au projet FONGEOSEC qui s’inscrit dans le cadre des Investissements d’Avenir de l’ADEME. Ce projet a pour but de concevoir et de réaliser un démonstrateur innovant de centrale géothermique haute enthalpie. L’énergie, ainsi récupérée en profondeur, servira à la cogénération d’électricité et de chaleur. L’une des étapes du projet correspond à l’objectif de cette thèse : développer une méthodologie pour la conception optimale des activités de surface de la centrale géothermique. Il s’agit donc de formuler le problème d’optimisation, de proposer une stratégie de résolution robuste et enfin, de mettre en oeuvre cette stratégie grâce à un outil logiciel.Dans l’outil ainsi développé, la répartition entre la production d’électricité et de chaleur s’effectue en parallèle. Le fluide géothermal est séparé en deux courants, l’un alimentant un Cycle Organique de Rankine (ORC : Organic Rankine Cycle) pour la production d’électricité, et l’autre étant relié à un Réseau de Chaleur Urbain (RCU) pour la distribution de la chaleur. Chaque constituant de l’ORC est dimensionné et la topologie du RCU est déterminée. Cet outil permet alors de déterminer simultanément :quelle est la meilleure répartition entre production d’électricité et de chaleur,quelles sont les meilleures dimensions pour les composants de l’ORC,et quelle est la meilleure topologie du RCU.Concernant l’ORC, l’outil permettra de savoir si l’utilisation d’un éventuel récupérateur de chaleur interne (IHE : Internal Heat Exchanger) est avantageuse ou non. Du point de vue du RCU, tous les consommateurs (sous-stations) envisagés ne sont pas obligatoires. L’outil permettra de choisir quels consommateurs relier au réseau et dans quelle disposition. L’utilisation de variables discrètes est alors nécessaire et le problème d’optimisation ainsi résolu est un problème de type MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming).Une méthodologie de résolution permettant l’obtention d’une solution de « confiance » (probablement, mais non certainement, l’optimum global) est proposée. Cette stratégie de résolution est testée pour différents cas d’étude proches des conditions du projet FONGEOSEC. La stabilité et la robustesse de cette stratégie sont alors mises en avant. Une analyse économique et une analyse énergétique sont réalisées. La résolution multi-objectif est alors effectuée dans le but de fournir le meilleur compromis entre bénéfices annuels nets et destruction d’exergie. Pour finir, la diversité des résultats montre qu’il n’est pas satisfaisant de dissocier les études des deux systèmes (ORC et RCU) et démontre l’intérêt de l’outil développé
A consortium of ten partners, led by “FONROCHE Géothermie”, works on the FONGEOSEC project, an “Investissement d’Avenir” organized by the French Agency for Environment and Energy (ADEME). The aim of this project is to design and create an innovative demonstrator of a high-energy geothermal power plant. The geothermal energy will be used to produce electricity and heat. Among other tasks, this project aims to develop a support tool for the optimal design of the structure for the surface activities in the geothermal plant.Within the developed tool, the repartition between electricity and heat production is in parallel. The geothermal fluid is split in two streams, one is used for an Organic Rankine Cycle (ORC) for electricity production, and the other is connected to a District Heating Network (DHN) for the heat distribution. This tool enables to determine simultaneously:which is the best repartition between electricity and heat,which is the best sizing for ORC components,which is the best configuration for the DHN.About the ORC, the tool will enable to decide if the use of an Internal Heat Exchanger (IHE) is interesting or not. For the DHN point of view, all the consumers envisaged are not mandatory. The tool will enable to choose which consumers it is better to connect to the network and in which disposition. The use of discrete variables is necessary and the optimization problem to be solved is a MINLP (Mixed Integer Non Linear Programming) problem.A solution strategy is implemented in order to obtain a confident solution with a determinist algorithm. This strategy is tested for different study cases close to FONGEOSEC conditions. Stability and Robustness of this strategy are then highlighted. An economic and an exergetic analysis are carried out. In order to find a good compromise between the two objectives, a multi-objective solution is performed. Finally, the diversity of results obtained shows it is not suitable to dissociate ORC and DHN studies and shows the interest of the developed tool

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Assaf, Khattar. "Intégration d'une pompe à chaleur dans un procédé agroalimentaire : simulation, expérimentation et intégration." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00573010.

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Abstract:

Les contextes énergétiques et environnementaux imposeront durablement au secteur industriel la poursuite des efforts en matière d'efficacité énergétique. La récupération de chaleur fatale sur des rejets et effluents industriels à basse température avec des pompes à chaleur industrielles représente un potentiel d'amélioration significatif de l'efficacité énergétique de ce secteur. Un simulateur expérimental de l'intégration d'un système de récupération thermique à pompe à chaleur dans les procédés industriels agroalimentaires a été conçu et construit. Le banc d'essais constitue un générateur de courbes composites et son but est de démontrer le principe du pompage de la chaleur dans l'industrie tout en respectant les lois de la méthode du pincement. Un ensemble de scénarios industriels correspondant à des températures procédés et rejets variées a été testé sur le simulateur. L'analyse des résultats selon les premier et deuxième principes de la thermodynamique montre que l'amélioration de la performance de la pompe à chaleur est un défi pour augmenter son efficacité et sa rentabilité. Un modèle numérique des évaporateurs tubes-calandre en épingle de configuration générique est développé et validé expérimentalement. Une nouvelle méthode ayant un niveau de complexité intermédiaire est élaborée pour modéliser ces évaporateurs : discrétisation en volumes finis utilisant le langage Modelica. Ce niveau de détail est indispensable pour simuler son fonctionnement avec les mélanges de fluides zéotropes. Enfin, un modèle complet de pompe à chaleur industrielles liquide/liquide est développé intégrant le modèle de l'évaporateur. Des simulations numériques dans un scénario industriel typique avec des mélanges de fluides et des configurations originales et modifiées des échangeurs tubes-calandres ont été effectuées. Les résultats montrent qu'il est possible d'améliorer significativement les performances à condition d'utiliser les mélanges zéotropes avec des condenseurs et évaporateurs tubes-calandres à configuration contre- courants.

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Barcellos, Karla M. "Modélisation d'une pompe à chaleur à capteurs atmosphériques : application au séchage du grain." Toulouse 3, 1990. http://www.theses.fr/1990TOU30129.

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Abstract:

L'efficacite d'une pompe a chaleur (pac) est augmentee si l'on utilise pour evaporateur des capteurs atmospheriques. On a etudie l'interet d'une telle installation pour le sechage du grain. Dans ce but, une modelisation de chaque element constituant la pompe a chaleur a ete faite sous forme de modules. Les entrees/sorties de ces modules sont gerees par le logiciel trnsys qui assure leur convergence et determine le point de fonctionnement de chaque element en fonction des donnees meteorologiques. L'evaporateur est constitue de capteurs solaires non isoles; les puissances thermiques recueillies par convection, rayonnements solaire et infrarouge et condensation de vapeur d'eau sont evaluees. Le modele est valide par comparaison avec les resultats experimentaux. Il utilise une methode iterative pour determiner la surface des zones d'evaporation et de surchauffe, ainsi que la temperature d'evaporation. Le condenseur est un echangeur a courants croises fluide frigorigene-air. Le modele est base sur le calcul des echanges thermiques sur une portion elementaire du tuyau constituant l'echangeur. On determine ainsi la longueur de tube necessaire au refroidissement, a la condensation et au sous-refroidissement du fluide frigorigene. Le modele calcule egalement la temperature et l'humidite relative de l'air a la sortie de l'echangeur. Le comportement de la cellule de sechage est simule par le modele mono-dimensionnel de thompson et foster. Il calcule le temps necessaire au grain pour atteindre des caracteristiques predeterminees. Les resultats presentes montrent le comportement de chaque element de la pac en fonction de divers parametres. Le fonctionnement du systeme complet (pac et cellule de sechage) permet de suivre la simulation au cours d'une saison de sechage. La comparaison est faite avec des resultats experimentaux ou simules de sechoirs classiques

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Ouchetto, Mohamed. "Contribution a l'étude des transferts thermiques pour des évaporateurs de pompe a chaleur : Application au chauffage d'un bâtiment." Angers, 1993. http://www.theses.fr/1993ANGE0007.

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Deux évaporateurs, de types atmosphérique et enterré, couplés à une même pompe à chaleur, ont été mis en œuvre pour extraire le maximum de calories des sources froides, afin de minimiser la consommation d'énergie et de faire fonctionner la pompe à chaleur dans des conditions optimales. L'évaporateur atmosphérique est un échangeur à ailettes et celui qui est forme d'un tube de cuivre dans lequel circule le fréon. Les appareils de mesures et le système d'acquisition mis en place, ont permis de constituer une base de données concernant l'évolution des paramètres climatiques et ceux de fonctionnement de la p. A. C. . L'étude des phénomènes d'échange entre le sol et l'atmosphère permet d'établir un bilan d'échange d'énergie et de masse à la surface du sol. La caractérisation des paramètres thermiques du sol est faite par des méthodes théoriques et expérimentales. Une modélisation numérique simule le comportement de la température du sol au voisinage de l'évaporateur enterre lors du fonctionnement de la p. A. C. Pour chauffer le local ainsi qu'une climatisation du local

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Barbouchi, Sami. "Pompe à chaleur haute température pour la réhabilitation des systèmes de chauffage dans le résidentiel." Paris, ENMP, 2007. http://www.theses.fr/2007ENMP1648.

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Abstract:

Le changement climatique et la diminution des ressources énergiques amènent à chercher des solutions nouvelles afin d’améliorer l’efficacité énergétique et réduire les émissions des gaz à effet de serre. En France, le chauffage du bâtiment constitue 22% de la consommation d’énergie finale et 7% des émissions de CO2. Le parc de bâtiments se renouvelle très lentement (de l’ordre de 1% par an). Ainsi la diminution rapide (de l’ordre de quinze ans) du niveau d’émissions de CO2 repose sur un ensemble de solutions techniques adaptées au marché de la réhabilitation. C’est dans ce cadre que s’inscrit le développement d’une pompe à chaleur (PAC) à haute efficacité énergétique. Toutefois, afin de relever ce défi, elle doit répondre aux différentes contraintes de la réhabilitation, notamment en termes de température de distribution. Techniquement, elle doit pouvoir présenter des performances élevées, aussi bien à basse température d’air extérieur (quand l’écart entre la source froide et le puits chaud est grand) qu’à des températures d’air extérieur modérées (quand l’écart entre la source froide et le puits chaud devient plus faible). Pour répondre à ces exigences techniques, une solution bi-étagée permettant un passage simple en configuration mono-étagée a été retenue. Ayant choisi cette solution, un travail de dimensionnement sur les différents composants de la machine a été réalisé avec une attention particulière portée à la sensibilité des différents paramètres de dimensionnement sur la performance énergétique globale de la pompe à chaleur. Il a été également possible en modélisant les différents composants de simuler le fonctionnement de la pompe à chaleur et de comparer les résultats de cette simulation à des résultats d’essais obtenus sur un prototype. A partir de ces résultats d’essais, un outil permettant de modéliser des maisons individuelles et leur système de chauffage a été adapté, afin d’aboutir à un calcul de COP saisonnier et d’étudier le comportement du système. Enfin, afin d’améliorer les performances saisonnières, le gain de la puissance variable à travers la variation de vitesse a été évalué grâce à un prototype et des calculs de COP saisonniers, démontrant ainsi son intérêt
Climate change and the decrease in energy resources lead to seek for new solutions in order to improve energy efficiency and reduce emissions of greenhouse gases. In France, heating of buildings constitutes 22% of final energy consumption and 7% of CO2 emissions. The renewal of the installed base of buildings is slow (in the range of 1% per year). Thus the fast decrease (in the range of fifteen years) in CO2 emissions depends on the number of technical solutions adapted to the refurbishing market. Within this context, a high-energy efficiency heat pump has been developed. However, to take up the challenge, such a heat pump has to comply with various refurbishing constraints, especially in terms of temperature distribution. Its technical performances have to be high, for low outdoor air temperature (large temperature difference between the cold source and the hot sink) as well as moderate outdoor air temperature (lower temperature difference between the cold source and the hot sink). To comply with those technical requirements, a two-stage system allowing an easy switch to single stage configuration has been selected. Then the various components of the system have been designed with a specific attention to the sensitivity of the different design parameters on the global energy efficiency of the heat pump. The modelling of the components has allowed simulating the operation of the heat pump and to compare the results to tests results obtained on a prototype. Based on these test results, a computational tool has been developed for the simulation of single houses and their heating system, leading to the calculation of the HSPF (heating seasonal performance factor), and the study of the system behaviour. In order to improve seasonal performances, the gain of variable capacity through speed variation has been evaluated using a prototype and calculations of HSPF, showing its interest

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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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Heinry, Didier. "Pompe à chaleur chimique solide-gaz : comportement d'un réacteur régénéré par des gaz chauds." Perpignan, 1992. http://www.theses.fr/1992PERP0132.

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Abstract:

Cette etude concerne l'utilisation des pompes a chaleur chimiques dans des systemes de climatisation utilisant comme source d'energie des gaz chauds. Un prototype de quelques kw, fortement instrumente, a ete realise et a permis, tout d'abord, de demontrer la faisabilite du systeme. Il a en outre permis par identification avec une modelisation de caracteriser l'element primordial, c'est-a-dire le reacteur-echangeur, par un certain nombre de parametres en vue d'une optimisation. Celle-ci est principalement basee sur un critere energetique

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Rahhal, Charbel. "Conception d’une pompe à chaleur air/eau à haute efficacité énergétique pour la réhabilitation d’installations de chauffage existantes." Paris, ENMP, 2006. http://www.theses.fr/2006ENMP1435.

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Abstract:

Le chauffage et la production d’eau chaude sanitaire (ECS) constituent plus de 80 % de la consommation énergétique du secteur résidentiel en France. Le parc de la réhabilitation présente un très grand potentiel. Le remplacement des chaudières anciennes par des pompes à chaleur air/eau constitue un des moyens les plus efficaces pour la réduction des émissions des gaz à effet de serre. Les contraintes limitant le fonctionnement des PAC usuelles ont été identifiées. Un nouveau concept de PAC air/eau versatile (mono-étagée / bi-étagée) a été développé. Les fonctions principales de ce nouveau concept sont : le chauffage et le rafraîchissement, le fonctionnement sans appoint électrique, la production d’ECS en été et en hiver et le contrôle de la puissance par modification de l’architecture de compression. Les principaux résultats obtenus sont : Comparé à une PAC usuelle, le nouveau concept a permis des économies d’énergie s’élevant à 34,5 % et une réduction des émissions de CO2 jusqu’à 24 % en fonction du climat extérieur et du type d’émetteur de chaleur installé. Avec la hausse des prix du gaz et du fioul, le nouveau concept peut concurrencer en coût total les solutions de chauffage traditionnelles avec des chaudières performantes. Les émissions de CO2 sont réduites d’au moins un facteur de 4 comparativement à une chaudière au fioul ou au gaz. Des voies d’améliorations concernant une meilleure optimisation des cycles de givrage et dégivrage et de la production d’ECS en mode combiné avec le chauffage ainsi que le remplacement des compresseurs par d'autres plus performants sont possibles afin d’augmenter encore le COP saisonnier
Heating and domestic hot water production represent more than 80% of the energy consumption of the residential sector in France. The rehabilitation is of great potential. The replacement of old boilers by air-to-water heat pumps constitutes one of the most effective solutions, which leads to a major reduction of greenhouse gas emissions. The constraints limiting the operation of usual heat pumps have been identified. A new concept of air-to-water versatile heat pump (single-stage / 2-stage) has been developed. The principal functions of this new concept are: heating and cooling, operation without additional electric heat supply, production of domestic hot water in summer and in winter, and capacity control by the compression architecture. The principal results obtained are: Compared to a usual heat pump, the new concept allows an energy saving up to 34. 5 % and a reduction of the CO2 emissions up to 24 % depending on the climatic conditions and the hydronic heating distributor system; With the rise of gas and fuel prices, the new concept can compete on total cost conventional solutions for heating with efficient boilers. The CO2 emissions can be reduced by at least a factor 4 compared to fioul or gas-fired boilers. The seasonal COP can be further increased by a better optimisation of both the frosting/defrosting cycles and the combined production of heat and domestic hot water, as well as the replacement of the compressors by more efficient ones

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Breque, Florent. "Etude et amélioration d’une pompe à chaleur pour véhicule électrique en conditions de givrage." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM083.

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Abstract:

Dans le cadre du développement des voitures électriques (VE), la solution de chauffage de l’habitacle par pompe à chaleur (PAC) s’impose graduellement en raison des plus grandes efficacités de ces dernières par rapport aux résistances électriques classiques. Cependant, dans certaines conditions, du givre se forme sur l’évapo-condenseur entraînant une dégradation marquée des performances du système. L’enjeu général de ce travail est donc de développer une PAC pour VE efficace en conditions de givrage afin d’améliorer l'autonomie en hiver. Pour ce faire, un évapo-condenseur résistant au givrage est nécessaire. Afin d’améliorer le design de l’échangeur, un modèle dynamique et pseudo 3D d’échangeur à microcanaux, typique de l’automobile, en conditions de givrage a été développé. Un sous-modèle de croissance de givre à la fois simple et précis a été établi en étudiant les différentes hypothèses de modélisation trouvées dans la littérature. Ensuite, au niveau échangeur de chaleur, la clé réside dans la bonne prédiction des pertes de charge aérauliques. Ainsi, une nouvelle approche a été de considérer les épaisseurs maximales locales de givre et une corrélation intégrant l’impact du givre afin de bien prédire les pertes de charge, la chute du débit d’air, et donc la chute de la puissance thermique de l’échangeur. Le modèle complet d’échangeur de chaleur couplé à un ventilateur a été validé expérimentalement. À partir d’une étude numérique basée sur le modèle, deux concepts innovants ont été établis : l’un avec ailettes ondulées débordantes et l’autre avec passes de réfrigérant croisées. Deux prototypes ont été fabriqués, à partir de l’évapo-condenseur de la Renault Zoé, puis testés. Le meilleur des deux échangeurs, celui à ailettes débordantes, a été monté sur véhicule et comparé à l’échangeur de la Zoé. Le prototype a permis d’allonger d’environ 2.5 fois la période de fonctionnement du système. Finalement, un modèle de PAC avec givrage a été réalisé et intégré dans un modèle complet de VE. Pour un VE avec une autonomie d’environ 140 km sans chauffage, il s’avère que le givrage de la PAC dégrade l’autonomie d’environ 15% pour un trajet à 0°C et 90% d'humidité. Grâce à l’utilisation du prototype à ailettes ondulées débordantes, cette perte d’autonomie est de 3% seulement
In the electric vehicle (EV) development context, the choice of heat pumps (HP) for cabin heating is becoming more popular due to their high efficiency compared to electric heaters. However, under some operating conditions, frost forms on the HP evapo-condenser causing a dramatic drop in the system performances until the system cannot operate. Hence, this work aims at developing a HP for EV which remains efficient under frosting conditions ultimately, to improve the EV range in the winter. This requires the design of a frost-resistant heat exchanger (HX). First, to improve the HX design, a dynamic and pseudo-3D model under frosting conditions of a typical HX for cars has been developed. A simple and accurate frost growth sub-model has been established by studying the various modeling assumptions found in the literature. Then, at the HX level, the key point has been to predict the air pressure losses, via the consideration of the maximum local frost thicknesses and the development of a correlation considering frost, in order to predict the drop of airflow and therefore the drop of the HX cooling capacity. Then, the model of the HX coupled with the fan has been validated experimentally. Using the model, a numerical study has been conducted and two innovative concepts have been established: one with wavy upstream extending fins and the other with crossed passes of refrigerant. Two prototypes were fabricated, using a reference HX taken from the Renault Zoé, and then tested. The best of the two HX, the one with upstream extending fins, was mounted on a VE and compared to the reference case. The prototype allowed extending the system operation by 2.5 times approximately. Finally, a HP model under frosting conditions was built and integrated into a EV model. It appeared that, for an EV with a range of approximately 140 km without heating, the HP frosting degrades the autonomy by about 15% at 0°C and 90% humidity, which was reduced to 3% via the use of the innovative HX prototype with wavy upstream extending fins

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Keryakos, Elie. "Étude et conception d'une pompe à chaleur intégrée dans le procédé d'épuration du biogaz." Thesis, Paris, CNAM, 2017. http://www.theses.fr/2017CNAM1098.

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Abstract:

L’engagement de l’Europe sur les énergies renouvelables amène à l’accélération du développement du biométhane comme énergie renouvelable. Les travaux de cette thèse portent sur une partie du procédé Cryo Pur qui est un procédé essentiellement frigorifique qui va permettre en refroidissant le biogaz de la température ambiante à -120 °C, de séparer successivement l’eau, le CO2 et des polluants pour obtenir du méthane et du CO2 liquides de hautes puretés. Les objectifs poursuivis sont méthodologiques et expérimentaux. La méthode est celle de l’intégration énergétique associée à une analyse exergétique du procédé. L’analyse intègre la production frigorifique et la production de chaleur par les groupes frigorifiques pour son utilisation dans le procédé de méthanisation. L’optimisation énergétique part de l’analyse exergétique et identifie les pertes des différentes étapes du procédé et intègre à la fois les productions frigorifiques aux différents niveaux de température et la production de chaleur utilisée dans le digesteur. Le besoin en chaleur du digesteur se situe autour de 50 à 55 °C pour les bactéries thermophiles. Pour l’épuration du biogaz et la liquéfaction du biométhane, les besoins frigorifiques se situent de la température ambiante jusqu’à-120 °C. Dans le procédé Cryo Pur, la production frigorifique s’effectue à 4 niveaux de températures : 2°C, -40 °C, -78 °C et -120 °C. La pompe à chaleur est couplée aux différents systèmes frigorifiques en refroidissant un frigoporteur à une température qui fait l’objet de l’optimisation globale du système de thermo-frigo-pompe. En effet la pompe à chaleur refroidit les condenseurs des 4 systèmes frigorifiques et la chaleur récupérée des groupes froids est valorisée à 55 °C par la pompe à chaleur.Complémentairement à cette optimisation énergétique globale, la thèse se focalise sur le givrage et dégivrage de l’eau contenue dans le biogaz. Cette opération consomme beaucoup d’énergie et un travail d’optimisation énergétique est mené pour minimiser la consommation d’énergie pour la déshumidification du biogaz de la température ambiante à -78 °C. La représentation des cycles associés au givrage et dégivrage de la glace hydrique et des pertes associées aux montées et descentes en température des masses métalliques des échangeurs requière une modélisation dynamique de ces phénomènes. Du point de vue expérimental les cycles de givrage et dégivrage de l’eau font l’objet d’une optimisation quant à leur gestion.Les travaux de la modélisation donneront lieu à dimensionner les échangeurs des cycles de givrage et de dégivrage. Le but finalement étant l’obtention d’un rendement exergétique le plus élevé possible. Les essais ont permis de valider les modèles d’échangeurs et des systèmes frigorifiques. L’optimisation intègre également le choix des mélanges des fluides frigorigènes
Europe's commitment to renewable energy leads to accelerate the biomethane development as a renewable energy. The work of this thesis is based on the Cryo Pur process which is essentially a cooling process that will allow the biogas cooling from ambient temperature to -120 °C. While cooling the biogas, water vapor, CO2 and pollutants must be separated to obtain liquefied biomethane and bio CO2. The objectives pursued are methodological and experimental. The method used is the energy integration associated with an exergy analysis of the process. The analysis integrates the cooling production and the heat production by the refrigeration units for the use in the methanisation process. The energy optimization starts from the exergy analysis and identifies the losses of the various stages of the process and integrates both the cooling production at different temperature levels and the heat production used in the digester. The heat requirement of the digester is around 50 to 55 °C for the thermophilic bacteria. For the biogas upgrading and the liquefaction of biomethane, the cooling requirements are from ambient temperature to -120 °C. In the Cryo Pur process, refrigeration is carried out at 4 different temperature levels: 2 °C, -40 °C, -78 °C and -120 °C. The heat pump is coupled to the various refrigeration systems by cooling a refrigerant at a temperature which is the objective of the overall optimization of the heat pump system. The heat pump cools the condensers of the 4 refrigeration systems and the heat recovered from the refrigeration systems is upgraded to 55 °C by the heat pump.In addition to this overall energy optimization, the thesis focuses on the frosting and defrosting of the water contained in the biogas. This operation consumes a lot of energy. An energy optimization work is carried out to minimize the energy consumption for the dehumidification of biogas from ambient temperature to -78 ° C. The representation of the frosting and defrosting cycles and the losses associated with the temperature of the metallic mass of the heat exchangers requires a dynamic modeling. The dynamic modeling will lead to design the heat exchangers. The ultimate aim is to achieve the highest possible exergy efficiency. Tests made it possible to validate the models of the heat exchangers and refrigeration systems. The optimization also integrates the choice of refrigerant mixtures

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Ranger, Pascal-Marie. "La rectification inverse appliquée aux pompes à chaleur à absorption pour valorisation d'effluents thermiques industriels." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL081N.

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Abstract:

La présente étude concerne la modélisation et l'expérimentation d'un absorbeur pour pompe à chaleur à absorption (PAC). L'étude critique de l'utilisation de l'énergie dans les industries a permis de mettre en évidence l'intérêt d'une PAC à absorption pour la revalorisation des énergies industrielles. L'analyse des inconvénients et des avantages des mélangeurs de PAC à absorption existantes a permis de dégager les principes originaux d'un absorbeur opérant par rectification inverse. Deux types de modèles simples ont été développés pour permettre l'étude des diverses structures possibles pour un tel mélangeur, et celle d'une PAC obtenues par l'adjonction d'une colonne de rectification directe a un mélangeur opérant par rectification inverse. Les résultats expérimentaux obtenus sur une colonne de rectification inverse fonctionnant soit avec le couple acétone-eau, soit avec le couple eau-glycol, ont permis de confirmer la faisabilité d'un tel absorbeur, et de montrer l'intérêt d'un préchauffage de la solution pauvre pour l'obtention de hautes températures. Des températures de revalorisation supérieures à 160c ont pu être obtenues sur l'installation expérimentale

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Lebrun, Michel. "Conception d'un pilote de pompe à chaleur chimique solide-gaz : simulation et dimensionnement à partir de résultats de maquette." Perpignan, 1988. http://www.theses.fr/1988PERP0065.

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Abstract:

Dans le cadre du developpement des pompes a chaleur chimiques (pacc) solide-gaz, la realisation d'un prototype d'une puissance de 20 a 50 kw a ete entreprise. Afin d'effectuer la transposition d'echelle du niveau de maquette de laboratoire a celui de prototype, une simulation de la pacc a ete mise en uvre. La modelisation des reacteurs solide-gaz y est basee sur l'analyse des transferts de masse et de chaleur. Les parametres du modele sont identifies par calage sur des experiences menees sur une maquette de laboratoire. Le couple reactionnel utilise dans ce travail est cacl#2-ch#3nh#2, mais plus generalement, cette etude a permis de degager une methodologie pour l'acquisition des parametres cinetiques et thermiques, applicable dans le cas d'un quelconque couple solide-gaz. Cette simulation dynamique, accompagnee du developpement du procedes et modes de fonctionnements adaptes permet de dimensionner, de predire le comportement et les performances en dehors du point de fonctionnement utilise pour le dimensionnement et d'aborder le pilotage de n'importe quelle pacc. Parallelement a ce travail, une importante etude de design de reacteur a ete faite. Elle a abouti au developpement d'un nouveau type de reacteur particulierement adapte aux echanges thermiques et massiques avec les milieux poreux reactifs en lit fixe

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Lottin, Olivier. "Étude du fonctionnement des réacteurs d'une pompe à chaleur à compression-absorption : modélisation des mécanismes de changement d'état d'un fluide binaire zéotrope s'écoulant en film tombant sur une plaque plane verticale." Nancy 1, 1996. http://www.theses.fr/1996NAN10315.

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Abstract:

Ce rapport est une étude de l'absorbeur et du désorbeur d'une pompe à chaleur à compression-absorption. Il s'agit de réacteurs à film tombant utilisant des géométries à plaques verticales. Deux types de modèles de transferts couplés de chaleur et de matière sont détaillés. Le premier est basé sur les équations locales utilisant les diffusivités massique et thermique ; il permet de déterminer des corrélations donnant les nombres de Nusselt et de Sherwood. Le second emploie les équations phénoménologiques et demande la connaissance de conductances de transferts. Les deux permettent de calculer les flux de chaleur et de matière dans les phases liquide et vapeur. L'influence de la valeur des conductances employées dans le second modèle sur les performances globales du cycle est présentée. Certains résultats sont comparés avec des mesures faites sur un prototype expérimental de pompe à chaleur. Une seconde étude expérimentale permet de comparer l'efficacité de différentes plaques corruguées utilisées dans les réacteurs
This report is a study of the absorber and the desorber of an absorptioncompression heat pump, which are falling film type reactors using vertical plates geometry. Two kinds of models with coupled heat and mass transfers are detailled. The first one is based on local equations using thermal and molecular diffusivities ; it allows the calculation of Nusselt and Sherwood numbers. The second one is based on equations using heat and mass transfer coefficient. Both models give heat flux and mass flux in the liquid solution and in the vapor. The influence of the value of heat and mass coefficients that appear in the second, model on the global performances of the absorption-compression cycle is presented. Sorne results are compared with measurements made on an experimental heat pump. A second experimental study is made to compare the efficiency of different corrugated plates used in the reactors

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Talaboulma, Toufik Amin. "Test de réponse thermique (TRT) par câbles chauffants dans un échangeur de chaleur géothermique à expansion directe (DX)." Mémoire, École de technologie supérieure, 2013. http://espace.etsmtl.ca/1238/1/TALABOULMA_Toufik_Amin.pdf.

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Abstract:

La conception d'un système géothermique dépend des propriétés thermiques du sous-sol. Ces propriétés sont la conductivité thermique, diffusivité thermique et la capacité thermique. Ces propriétés peuvent varier selon les zones géographiques et sont donc calculées à partir d'un test de réponse thermique. La méthode d'essai conventionnelle est cependant très coûteuse, car elle nécessite la mobilisation d’un équipement lourd. La manipulation de l'équipement sur le terrain est également laborieuse. Les réservoirs d'eau et les canalisations doivent être manipulés avec précaution pour éviter les fuites. La tuyauterie doit être bien isolée afin de minimiser le transfert de chaleur vers l'environnement extérieur. Une nouvelle méthode d'expérimentation alternative qui est plus facile à exécuter, pour conduire les tests de réponse thermique sur le terrain (TRT) in situ, utilise un câble chauffant introduit verticalement dans le puits pour mesurer la température du fluide à différentes profondeurs. Pour évaluer la conductivité thermique du sous-sol le modèle de la ligne source est utilisé en combinaison avec le principe de superposition des courbes durant la période de restitution thermique. L’analyse du test de réponse thermique est aussi réalisée avec un modèle numérique tridimensionnel qui prend en considération l’état hétérogène du sous-sol ainsi que les fluctuations de l’injection de chaleur et de l'épaisseur du tube.

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Abderrahmane, Benfedda. "Modélisation et simulation en dynamique d'un séparateur de pompe à chaleur à absorption : cas d'apport d'énergie par un bruleur à gaz." Toulouse, INPT, 1989. http://www.theses.fr/1989INPT002G.

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Abstract:

L'etude est principalement focalisee sur un des organes composant un cycle de pompe a chaleur a absorption qu'est le separateur. L'interet de l'etude de cet element reside dans son influence dynamique sur le cycle d'absorption. Il s'agit d'un echangeur au sein duquel est accompli une separation d'un melange binaire sous l'effet d'un apport d'energie assure par un bruleur a gaz de puissance 12 kw et fonctionnant en tout ou rien. L'etude proposee dans l'ouvrage est repartie en trois etapes: la premiere consiste en la modelisation et simulation de l'ensemble separateur-condenseur. La deuxieme partie traite la modelisation des autres equipements (echangeur, prechauffeur, cuve de stockage) contribuant a la continuite du cycle thermodynamique de l'installation. Le comportement en mode d'echauffement, en regime stationnaire, en mode de refroidissement et au redemarrage, constate experimentalement est reproduit de maniere quasi-parfaite par la simulation. La derniere etape de l'etude est relative a une analyse exergetique des divers appareils formant l'installation et notamment le separateur. Cette etude a permis d'etablir le rendement exergetique de ce dernier

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Chamoun, Marwan. "Modélisation, conception et étude expérimentale d’une pompe à chaleur industrielle à eau à haute température." Thesis, Lyon, INSA, 2012. http://www.theses.fr/2012ISAL0132/document.

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Abstract:

Le contexte énergétique global impose, durablement aux industriels la poursuite des efforts en matière d’efficacité énergétique nécessitant le déploiement de nouveaux procédés innovants éco-efficaces. Une meilleure gestion de l’énergie permet l’amélioration de l’efficacité énergétique globale des procédés ainsi que la réduction des émissions de CO2. Dans ces conditions, la récupération et la valorisation de la chaleur perdue apparait comme un potentiel pour atteindre ces objectifs. L’intégration d’une pompe à chaleur à haute température permet une valorisation de pertes calorifiques en satisfaisant des besoins de chauffage à haute température (>130°C) qui apparaissent simultanément dans certains procédés (distillation, séchage…). Malheureusement, les pompes à chaleur répondant à ces besoins industriels sont indisponibles actuellement. C’est dans ce contexte que s’inscrit la présente étude qui a permis le développement et la mise en place d’une pompe à chaleur à haute température utilisant l’eau comme fluide frigorigène. Les verrous techniques et technologiques limitant la faisabilité d’une telle machine ont été levés en concevant une nouvelle architecture de PAC et en développant deux types de compresseur : un compresseur bi-vis adapté et un compresseur centrifuge bi-étagé à paliers magnétiques. La mise en place de cette PAC munie du compresseur bi-vis est présentée. Un modèle dynamique de cette pompe à chaleur est développé avec Modelica en tenant compte de la présence de gaz incondensables dans la machine. Des modèles détaillés des compresseurs sont développés en fonction de leurs caractéristiques géométriques. Une étude expérimentale de la phase de démarrage est présentée montrant le processus de purge des incondensables et l'évolution de certains paramètres de la pompe à chaleur. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à des simulations numériques. Plusieurs modes de fonctionnement de la machine de récupération des pertes calorifiques sont simulés numériquement et analysés énergétiquement ainsi qu’exergétiquement. Le modèle de pompe à chaleur a enfin été intégré à un modèle de colonne à distiller montrant les économies d'énergie globales et les avantages environnementaux obtenus
Currently, improving energy efficiency becomes a main challenge for all industrial energy systems. This challenge involves an improved recovery of wasted heat generated by several industrial processes. Large energy savings and potential environmental benefits are associated with the use of industrial heat pump mainly at high temperature levels (>130°C) unavailable on the market. The development of high temperature heat pump using water vapor as working fluid is investigated. Technical problems restraining the feasibility of this industrial heat pump are surmounted by a specifically designed heat pump, the development of a new twin screw compressor and a new centrifugal compressor with magnetic bearings. A dynamic model of this heat pump is developed using Modelica and taking into account the presence of non-condensable gases in the machine. Detailed models of the compressors are developed based on their geometrical characteristics. Experimental results of the start-up phase have been presented showing the non-condensable purging process and the evolution of some parameters of the heat pump. These experimental results have been confronted to numerical simulations. Several scenarios of industrial processes for high-temperature heat recovery and heat upgrading are numerically simulated and analyzed based on energetic and exergetic studies. The heat pump model has been integrated to a distillation column showing the global energy savings and the environmental benefits of using this developed heat pump

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Chamoun, Marwan. "Modélisation, conception et étude expérimentale d'une pompe à chaleur industrielle à eau à haute température." Phd thesis, INSA de Lyon, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00917551.

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Abstract:

Le contexte énergétique global impose, durablement aux industriels la poursuite des efforts en matière d'efficacité énergétique nécessitant le déploiement de nouveaux procédés innovants éco-efficaces. Une meilleure gestion de l'énergie permet l'amélioration de l'efficacité énergétique globale des procédés ainsi que la réduction des émissions de CO2. Dans ces conditions, la récupération et la valorisation de la chaleur perdue apparait comme un potentiel pour atteindre ces objectifs. L'intégration d'une pompe à chaleur à haute température permet une valorisation de pertes calorifiques en satisfaisant des besoins de chauffage à haute température (>130°C) qui apparaissent simultanément dans certains procédés (distillation, séchage...). Malheureusement, les pompes à chaleur répondant à ces besoins industriels sont indisponibles actuellement. C'est dans ce contexte que s'inscrit la présente étude qui a permis le développement et la mise en place d'une pompe à chaleur à haute température utilisant l'eau comme fluide frigorigène. Les verrous techniques et technologiques limitant la faisabilité d'une telle machine ont été levés en concevant une nouvelle architecture de PAC et en développant deux types de compresseur : un compresseur bi-vis adapté et un compresseur centrifuge bi-étagé à paliers magnétiques. La mise en place de cette PAC munie du compresseur bi-vis est présentée. Un modèle dynamique de cette pompe à chaleur est développé avec Modelica en tenant compte de la présence de gaz incondensables dans la machine. Des modèles détaillés des compresseurs sont développés en fonction de leurs caractéristiques géométriques. Une étude expérimentale de la phase de démarrage est présentée montrant le processus de purge des incondensables et l'évolution de certains paramètres de la pompe à chaleur. Ces résultats expérimentaux ont été confrontés à des simulations numériques. Plusieurs modes de fonctionnement de la machine de récupération des pertes calorifiques sont simulés numériquement et analysés énergétiquement ainsi qu'exergétiquement. Le modèle de pompe à chaleur a enfin été intégré à un modèle de colonne à distiller montrant les économies d'énergie globales et les avantages environnementaux obtenus.

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Flach-Malaspina, Nicolas. "Conception globale d'une pompe à chaleur air / eau à puissance variable pour le secteur résidentiel." Phd thesis, Paris, ENMP, 2004. http://www.theses.fr/2004ENMP1227.

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Bouteiller, Paul. "Etude expérimentale de cycles de pompe à chaleur utilisant des mélanges à base de CO2." Thesis, Paris, CNAM, 2017. http://www.theses.fr/2017CNAM1089/document.

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Abstract:

Cette étude consiste en l’expérimentation de mélanges de fluides frigorigènes à base de CO2 dans les applications de pompes à chaleur domestiques. L’objectif est l’obtention de performances supérieures à une pompe à chaleur au CO2 double-service (eau chaude sanitaire et chauffage). L’ajout d’autres composés au CO2 déplace le point critique et de façon plus générale modifie les lignes d’équilibre de phases. On peut alors s’attendre à la réduction des pressions de fonctionnement et à une augmentation du rendement énergétique du cycle thermodynamique. Une pompe à chaleur mono-étagée au CO2 est utilisée comme référence, et les conditions de température externes à la boucle thermodynamique sont invariantes. Deux scénarii sont considérés : La production d’eau chaude sanitaire (ECS), où l’eau est chauffée de 10 °C à 65 °C ; la production d’eau de chauffage (CH) où l’au est chauffée de 30 °C à 35 °C. Dans les deux cas, l’eau glycolée en l’entrée de l’évaporateur est régulée à 7 °C. Afin de pouvoir analyser le comportement des cycles thermodynamiques avec mélanges, il est essentiel de connaitre la composition du fluide frigorigène en circulation. Pour ce faire, nous avons mis au point une technique de mesure statistique et non-intrusive de la composition: Des cellules optiques installées sur les tubes de la boucle permettent de recueillir les spectres d’absorption du fluide en circulation, grâce à un spectromètre proche infrarouge à transformée de Fourier. Un étalonnage méticuleux est effectué via l’acquisition de nombreux spectres d’échantillons ayant des compositions connues. Un modèle statistique est alors créé pour lier les concentrations aux données spectrales. Les compositions peuvent ensuite être estimées à partir de nouveau spectres, dont l’acquisition rapide permet l’analyse de la composition du fluide même en fonctionnement dynamique de la pompe à chaleur. Des mélanges de CO2 & propane, et CO2 & R-1234yf ont été testés, montrant des potentiels d’amélioration des performances de la pompe à chaleur pour les applications de chauffage des locaux
The aim of this work is to experiment CO2 based mixtures as working fluids for heat pump applications in buildings, in order to enhance their performances compared to pure CO2 dual services heat pumps. Since adding other chemicals to CO2 moves the critical point and generally equilibrium lines, it is expected that lower operating pressures as well as higher global efficiencies can be reached. A simple stage pure CO2 cycle is used as reference, with fixed external conditions. Two scenarios are considered: water is heated from 10 °C to 65 °C for Domestic Hot Water (DHW) scenario and from 30 °C to 35 °C for Central Heating (CH) scenario. In both cases, water at the evaporator inlet is set at 7 °C to account for such outdoor temperature conditions. In order to understand the dynamic behaviour of thermodynamic cycles with mixtures, it is essential to measure the fluid circulating composition. To this end, we have developed a non intrusive method. Online optical flow cells allow the recording of infrared spectra by means of a Fourier Transform Infra Red spectrometer. A careful calibration is performed by measuring a statistically significant number of spectra for samples of known composition. Then, a statistical model is constructed to relate spectra to compositions. After calibration, compositions are obtained by recording the spectrum in few seconds, thus allowing for a dynamic analysis. Mixtures of CO2 & propane and CO2 & R-1234yf have been tested and showed great potential on enhancing performances of the heat pump for central heating applications

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Niznik, Maria. "Amélioration et intégration d'une méthode d'affichage des performances en temps réel d'une pompe à chaleur." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017PSLEM029/document.

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Abstract:

Actuellement, la plupart des fabricants de pompes à chaleur (PAC) fournissent les valeurs de coefficients de performances (COP) obtenus en laboratoire en conditions contrôlées et standardisées. Une méthode prometteuse, appelée méthode de mesure des performances dans la suite, d’évaluation des performances de PAC in situ, basée sur le bilan énergétique du compresseur, a été présentée par Tran et al. (2013). Cette méthode détermine le débit de fluide frigorigène et est compatible avec différents types de PAC, notamment air-air, et des cycles frigorifiques plus complexes.Tran et al. (2013) ont déterminé que l’incertitude sur l’évaluation de pertes thermiques du compresseur contribue à hauteur de 40% sur l’erreur d’estimation de la puissance thermique. L’objectif de cette thèse est d’établir une méthode simplifiée quant à l’instrumentation pour mesurer les pertes thermiques in situ. Pour cela, deux modèles numériques détaillés sont développés afin d’examiner la distribution de température sur l’enveloppe de deux types de compresseurs, scroll et rotary. Les mesures expérimentales fournies par un fabricant de compresseurs, Mitsubishi Heavy Industries (MHI), sont utilisées pour calibrer et valider les modèles numériques. Ces derniers permettent de définir deux protocoles de mesures différents pour les deux compresseurs. Ensuite, le protocole établi pour le compresseur rotary est intégré dans la méthode de mesures des performances. Les puissances thermiques calculées sont comparées avec des valeurs de référence, obtenues à partir d’un prototype en banc d’essai à EDF Lab Les Renardières
Currently, most heat pump(HP) manufacturers provide coefficient of performance (COP) values obtained in laboratories under standardized controlled operating conditions. These COP values are not necessarily representative of those obtained on-field. A promising method, referred to as the performance assessment method, that measures heat pump performances in-situ based on compressor energy balance, was presented by Tran et al. (2013). The method determines refrigerant mass flow rate and has the capability of measuring performances of various HP types, such as air-to-air, as well as more complex refrigeration cycles. The method abstains from intrusive measurements, and is, therefore, perfectly suitable for in-situ measurements.As shown in the work of Tran et al. (2013), compressor heat losses account for 40% in the final uncertainty of performance values obtained with the performance assessment method. The objective of this thesis is to establish a rather simplified measurement method, in terms of instrumentation, that is used to determine compressor heat losses in-situ. For this purpose two detailed numerical models for assessing the temperature fields of the scroll and rotary compressor shells were developed. Experimental measurements obtained with the help of compressor manufacturer, Mitsubishi Heavy Industries (MHI), are used to validate and calibrate the numerical models. The developed numerical models allow to define two different measurement protocols for both compressors. Established compressor heat loss protocol for rotary compressor is then integrated in the performance assessment method and the obtained heating capacities are compared with reference measurements in an experimental test bench in EDF Lab Les Renardières

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Alonso, Dominique. "Thermotransformateur à absorption-demixtion : simulation et expérimentation." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2000. http://www.theses.fr/2000INPL132N.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude d’un nouveau type de thermotransformateur à absorption utilisant un mélange présentant une lacune de miscibilité à basse température. Cette machine est appelée thermotransformateur à absorption-démixtion. La séparation habituellement réalisée par rectification et dégradant beaucoup d'énergie est alors remplacée par une décantation gravitaire, énergétiquement gratuite, obtenue après le refroidissement du mélange. L'absorption est effectuée par rectification inverse. Ce cycle permet conjointement de diminuer les coûts d'investissement et d’augmenter le rendement thermique de l'opération. Les critères de choix des mélanges ont été définis et une liste de 37 couples de travail potentiellement utilisables a été établie. Une modélisation et une simulation numérique des différents éléments du cycle ont été développés, permettant d'étudier 12 mélanges et, deux structures de machines. Les performances maximales ont pu être déterminées ainsi que l’influence des paramètres opératoires. Le rendement thermique de ce cycle est très élevé, mais très peu de mélanges conduisent à des sauts thermiques élevés. Une installation pilote d'une puissance de 3 kW, fonctionnant avec le mélange n-heptane/DMF a été construite prouvant la faisabilité technique ce cycle. Les sauts thermiques observés sont toutefois faibles (‹10 °C), mais le rendement est comparable à celui de machines existantes. Les expériences ont permis de valider la simulation numérique du cycle. Enfin, l’application de ce cycle pour assister thermiquement une colonne de distillation a été proposée. Les coûts opératoires sont alors réduits et équivalents à ceux permis par la RMV.

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Hannane, Farouk. "Modélisation et contrôle d'un système colonne à distiller - pompe à chaleur a l'aide d'un micro ordinateur." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0063.

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Abstract:

La recherche d'économies d'énergie dans les procédés de distillation nous a conduit à faire fonctionner un système pilote comprenant : - une colonne à distiller (mélange binaire cyclohexane- n:-heptane), - une pompe à chaleur à fluide de transfert (Forane 114), - une instrumentation pour la mesure des pressions, température, débits, couple, vitesse de rotation, composition, - un micro-ordinateur (acquisition et traitement de données). Au plan de la modélisation en régimes stationnaires et de l'identification, nous avons réalisé les étapes suivantes - modélisation des fluides (corps purs et mélanges), - étalonnage de tous les capteurs et réalisation d'un programme d'acquisition, séquentielle de données sur le procédé, - réalisation d'un programme permettant de tracer directement le cycle thermodynamique décrit par le fréon dans diagramme de Mollier enthalpie-pression au cours d'un essai, -mise au point d'un modèle de connaissance statique du système par décomposition en sous systèmes : colonne à distiller -échangeur de tête et de pied -vanne de détente-compresseur ; -obtenir des résultats expérimentaux permettant l'identification des paramètres intervenant dans la modélisation de ces organes. Nous avons pu ainsi obtenir : - à reflux total, le réseau des courbes donnant le débit de distillat en fonction de l'ouverture de la vanne de détente, le coefficient de performance en fonction de la vitesse du compresseur - à reflux partiel, le taux de reflux ainsi que le COP en fonction de la vitesse de rotation du compresseur. La comparaison des coefficient de performance obtenus (voisins de 9 à reflux total et de 8 à reflux partiel) permet le calcul du temps d'amortissement qui est de l'ordre de 1,4 an.

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ZANIFE, TAHN-NEISSAY. "Etude d'une pompe a chaleur de 230 kw et d'une machine frigorifique a adsorption solide. Gestion de la chaleur et analyse de cycles de recuperation de chaleur ou de masse." Paris 6, 1991. http://www.theses.fr/1991PA066390.

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Abstract:

L'objet de ce travail concerne la gestion de la chaleur dans les machines a adsorption a deux adsorbeurs. Nous avons considere deux couples, deux types de cycles et deux types de machines: 1) les deux couples consideres sont les couples zeolithe-eau d'une part et charbon actif-methanol d'autre part; 2) les deux cycles etudies sont le cycle a recuperation de chaleur et le cycle a recuperation de masse; 3) les deux types de machines sont d'une part un pilote de pompe a chaleur (pac) de 230 kw installe en site industriel et d'autre part une maquette de machine frigorifique. Les objectifs poursuivis par les etudes des deux types de machine sont tres differents. Dans le cas de la pac, nous abordons essentiellement les problemes lies a la regulation et a l'insertion dans le reseau industriel de la distribution d'eau chaude sanitaire (ecs). Nous mettons en evidence trois parametres determinant pour la commande de la pac zeolithe-eau: le debit d'alimentation, la consigne d'arret de la phase de complement de chauffage/refroidissement (tzmax et tzmin) et enfin la consigne d'arret de la phase de recuperation de chaleur entre les deux adsorbeurs (dt). L'etude experimentale a porte sur une pac de 230 kw. Nous montrons que l'utilisation d'un systeme monobloc (adsorbeur relie directement a l'evapo-condenseur) presente l'interet de simplifier la commande et de reduire considerablement les risques de fuite. Les possibilites et les limites de l'unite sont analysees. Dans le cas de la machine frigorifique a adsorption, nous avons effectue l'etude experimentale et la modelisation d'un cycle ou intervient un transfert de fluide frigorigene entre les deux adsorbeurs. Nous montrons que l'utilisation d'un tel cycle permet de baisser la temperature de regeneration. Il est alors possible de generer du froid a basse temperature (10c) en utilisant des rejets thermiques a 80-90c pour regenerer le charbon actif

Dissertations / Theses on the topic 'Pompe à chaleur géothermique'

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