Analyse et commande d'un stockage thermique par chaleur sensible

Abstract

L’objectif du présent travail se situe dans le cadre d’une meilleure compréhension des phénomènes qui se manifestent durant le stockage thermique par chaleur sensible et par chaleur latente pour une utilisation rationnelle de l’énergie solaire. Deux parties essentielles sont représentées: la première partie est relative à l’étude du stockage par chaleur sensible. Pour cela, un modèle numérique a été élaboré, celui-ci décrit tous les modes de transfert thermiques impliqués durant la phase de charge et de relaxation. Les équations différentielles obtenues ont été résolues par la méthode des différences finies. La comparaison des résultats théoriques obtenus et ceux de l’expérimentation ont montré une bonne concordance et les écarts obtenus sont inférieurs à 10 %. L’influence du débit, position de l’échangeur et nature de la paroi de la cuve de stockage ont été aussi traitées. La deuxième partie concerne l’intégration des matériaux à changement de phase (MCP) dans le stockage sensible. Deux cuves de stockages de configurations différentes ont été expérimentées. Dans la première cuve, le contenue de la paraffine est intégrée directement dans la partie latérale et pour la seconde configuration le MCP est centré dans la cuve de stockage. L’analyse a porté sur la distribution et les évolutions au cours du temps de la température à l’intérieur du matériau à changement de phase et la détermination de l’interface solide/liquide durant la charge. La durée de la fusion totale de la configuration (B) est presque deux fois plus grande de la configuration (A). Nous avons étudié également le processus de la solidification. Les expériences montrent que la plage de solidification n’est pas la même que la plage de fusion, le transfert de chaleur par conduction est prédominant et la solidification dure plus longue que la fusion dans le cas de la configuration B.