Contribution à l’étude du couplage énergétique enveloppe / système dans le cas de parois complexes photovoltaïques (PC - PV)

par Dimitri Bigot

Thèse de doctorat en Physique du bâtiment

Sous la direction de Frédéric Miranville.

Le président du jury était Alfred Jean-Philippe Lauret.

Le jury était composé de Harry Boyer, Milorad Bojic, Michel Dijoux.

Les rapporteurs étaient Philippe Poggi, Belkacem Zeghmati.


  • Résumé

    Cette thèse présente un modèle thermique et électrique de paroi photovoltaïque (PV) intégrée ou semi-intégrée au bâtiment. La particularité du modèle est le transfert de chaleur entre le panneau et le bâtiment, décrit de telle manière que leurs modèles respectifs soient totalement couplés. Ceci a l'avantage de permettre la prédiction de l'impact de l'installation PV sur le champ de température du bâtiment et donc sur le confort thermique associé. Le but de l'étude est de mettre en évidence l'impact des panneaux PV en termes d'isolation thermique ou de protection solaire pour le bâtiment et la résultante en termes de gain énergétique. De plus, une séquence expérimentale a été menée à l'île de La Réunion, où le climat est tropical et humide, avec un rayonnement solaire important. Dans de telles conditions, il est important de minimiser la sollicitation thermique à travers l'enveloppe du bâtiment, en particulier la toiture. Le modèle est intégré à un code de simulation thermique du bâtiment (ISOLAB) et peut prédire l'impact des panneaux PV installés selon différentes configurations, mais aussi le productible photovoltaïque de l'installation. Finalement, l'étude expérimentale est utilisée pour fournir des éléments de validation du modèle numérique et une analyse de sensibilité est lancée pour mettre en évidence les paramètres les plus influents du modèle. Il a été démontré que les paramètres radiatifs du panneau PV ont un impact important sur le champ de température du bâtiment et que leur détermination doit être faite correctement. Les résultats de cette analyse sont ensuite utilisés pour optimiser le modèle thermique à l'aide du logiciel d'optimisation GenOpt.

  • Titre traduit

    Contribution to the study of thermal coupling of building with photovoltaic complex walls


  • Résumé

    This thesis presents a thermal and electrical modelling of PV walls integrated to buildings. The particularity of this model is that the heat transfer that occurs through the panel to the building is described so that both building and PV thermal modelling are fully coupled. This has the advantage of allowing the prediction of the impact of PV installation on the building temperature field and also the comfort inside it. The aim of this study is to show the impact of the PV panels in terms of level of insulation or solar protection for the building. Moreover, the study has been conducted in La Reunion Island, where the climate is tropical and humid, with a strong solar radiation. In such conditions, it is important to minimise the thermal load through the roof of the building. The thermal model is integrated in a building simulation code and is able to predict the thermal impact of PV panels installed on buildings in several configurations and also their production of electricity. Finally, the experimental study is used to give elements of validation for the numerical model and a sensitivity analysis has been run to put in evidence the governing parameters. It has been shown that the radiative properties of the PV panel have a great impact on the temperature field of the tested building and the determination of these parameters has to be taken with care. Results of sensitivity analysis are used to optimize the PV thermal model using the GenOpt optimization program.


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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 164-174

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