Étude numérique de la climatisation passive d'un local par une boucle thermosiphon diphasique

Numerical and experimental study of the passive air conditioning of a room by a two-phase thermosiphon loop

• Auteur / Autrice : Abdoulaye I Diallo
• Direction : Xavier Chesneau, Idrissa Diaby
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 23/02/2023
• Etablissement(s) : Perpignan en cotutelle avec Université Gamal Abdel Nasser (Conakry)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Modélisation pluridisciplinaire et simulations (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Driss Stitou, Binko Mamady Toure
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Georges Zissis, Cellou Kante

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de chaleur

Écoulement diphasique

Modèles mathématiques

Climatisation solaire passive

Mots clés libres

Modélisation

Transfert thermique

Climatisation passive

Boucle thermosiphon

Modelization

Heat transfer

Passive cooling

Thermosiphon Loop

Résumé

Cette recherche est basée sur une étude numérique et expérimentale de la climatisation d'un habitat par une boucle thermosiphon diphasique. Les habitations sont soumises à des effets liés au climat (ensoleillement) qui peuvent être sévères et difficiles à maîtriser. Ceci nécessite l'intégration de systèmes de climatisation permettant de maintenir la température du local en dessous de la limite imposée. Les boucles diphasiques sont des systèmes de climatisation pour le contrôle thermique et fonctionnent passivement sans pompage mécanique du fluide caloporteur. Après une étude bibliographique sur les boucles de climatisation diphasiques et leurs applications, on a constaté que les boucles thermosiphons sont particulièrement adaptées aux applications où le faible coût, l'efficacité énergétique et la fiabilité d'entretien sont souhaités. Les équations de transfert de chaleur du système de climatisation sont basées sur la méthode nodale et sont déduites d'un bilan thermique établi pour les différents composants. Les transferts de chaleur du système sont axés sur la méthode enthalpique et purement conductif. Elles sont résolues par une méthode implicite aux différences finies et les algorithmes de Gauss et de Thomas. On montre que les performances thermiques obtenues en utilisant un mode de climatisation en boucle thermosiphon sont meilleures. Les boucles thermosiphons semblent intéressantes pour une climatisation passive de l'habitat.

This research is based on a numerical and experimental study of the air conditioning of a habitat by a two-phase thermosiphon loop. Homes are subject to climate-related (sunshine) effects that can be severe and difficult to control. This requires the integration of air conditioning systems to maintain the room temperature below the limit imposed. The two-phase loops are air conditioning systems for thermal control and passively operate without mechanical pumping of the coolant. After a literature review on diphasic air conditioning loops and their applications, it has been found that thermosiphon loops are particularly suitable for applications where low cost, energy efficiency and maintenance reliability are desired. The heat transfer equations of the air conditioning system are based on the nodal method and are deduced from a thermal balance established for the different components. Heat transfers from the system are focused on the enthalpy and purely conductive method. They are solved by an implicit finite difference method and the Gauss and Thomas algorithms. It is shown that the thermal performances obtained using a thermosiphon loop air conditioning mode are better. The thermosiphon loops seem interesting for a passive air conditioning of the habitat.