Optimisation et analyse multicritère d'un système solaire thermique pour l'Eau Chaude Sanitaire et le chauffage par vecteur air de bâtiments neufs.

par Alice Labeye

Projet de thèse en Energétique et Génie des Procédés

Sous la direction de Nolwenn Le pierres et de Etienne Wurtz.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de SISEO - Sciences et Ingénierie des Systèmes de l'Environnement et des Organisations , en partenariat avec Laboratoire d'Optimisation de la Conception et Ingénierie de l'Environnement (laboratoire) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    L'Eau Chaude Sanitaire (ECS) représente dorénavant l'essentiel des besoins énergétiques d'une habitation neuve. Or, la technologie des capteurs solaires thermiques est sans aucun doute la technologie la plus efficace pour transformer le rayonnement solaire en chaleur pour la production de l'ECS. En outre, les niveaux de températures requis pour le chauffage de bâtiment neuf, notamment par voie aéraulique, sont particulièrement adaptés à une installation solaire thermique, permettant des rendements plus élevés que pour l'ECS dans des conditions hivernales. Toutes ces considérations conduisent à proposer un nouveau concept d'installation solaire thermique, parfaitement optimisée pour l'ECS et le chauffage par voie aéraulique des bâtiments neufs. L'objectif de ce travail consiste à développer puis à analyser ce type d'installation par une approche exergétique visant à limiter la dégradation de l'énergie reçue par le soleil de manière à en optimiser son exploitation tout au long de l'année. Cette analyse permettra de proposer une optimisation multicritère de ces installations (aspects économiques, énergétiques, émission de C02). L'installation optimale recherchée serait une véritable rupture technologique en proposant une solution logique qui s'imposera à terme par sa simplicité, son coût et sa fiabilité à long terme. L'installation ainsi développée pendant la première année de thèse sera ensuite qualifiée sur un banc test, puis validée en usage en conditions réelles dans un bâtiment expérimental INCA à partir de la deuxième année. Ces résultats expérimentaux permettront d'analyser et d'optimiser le modèle et la solution technologique. Ce travail s'effectuera en collaboration avec des acteurs industriels (un fabricant français de technologie solaire thermique : Solisart et un bureau d'étude spécialisé en optimisation énergétique et environnementale des bâtiments : ITF) au niveau du développement théorique et de la validation expérimentale.

  • Titre traduit

    Multicriteria optimization and analysis of a solar thermal system for domestic hot water and air heating in new buildings.


  • Résumé

    Nowadays, domestic hot water has come to represent most of newly built-buildings' energy needs. Evidence show that solar thermal collectors are the most efficient technologyto transform solar energy into heat for the production of domestic hot water. Furthermore, temperature levels required for the heating of new buildings, especially through air, are particularly appropriate to solar thermal systems, which allow hight yield than for domestic hot water production in winter conditions. Regarding all these aspects, we would like to put together a new optimized solar thermal system for domestic hot water and air heating in new buildings. This work aims to develop and analyse a new solar thermal system with an exergy approach looking to restrict the deterioration of solar energy and to optimize its exploitation throughout the year. This analysis will make it possible to propose a optimized system on ultiple criteria (aspects relative to cost, maintenance of energy and CO2 emission). Such a system will costitute a technological breakthrough that will establish itself as a logical solution by its simplicity, low-cost and long-term reliability. The system will be developed during the first curriculum year of this thesis and will be qualified on a test bench, and then verified in real-use conditions in an INCA experimental building, starting from the second year of this thesis. The experimental results will allow thorough analysis a optimization of the technical solution. This work will be carried out in collaboration with industrial stakeholders (a French solar thermal collector manufacturer, Solisart, and a technical consultant in energy and environmental optimization of buildings, ITF), during both the theoretical development and the experimental validation.