Optimisation d’un Capteur Solaire Thermique Plan à Eau avec un Système de Stockage Intégré

Abstract

L’objectif de ce travail est la recherche d’innovations dans le domaine des chauffe-eaux solaires par la réalisation d’un capteur solaire thermique à stockage intégré. Le sable fin est utilisé comme matériau de stockage thermique. Ce moyen de stockage court terme permettra l’amortissement des sollicitations thermiques et donc l’amélioration des performances du capteur qui se traduit par une température de sortie plus uniforme notamment durant des passages nuageux. Ce travail de thèse consiste dans un premier temps à présenter le dispositif et le protocole expérimental puis l’élaboration d’un modèle de simulations numériques pour l’étude théorique des phénomènes thermiques au niveau du capteur. Un modèle numérique 3D, sous logiciel Ansys CFX, est utilisé et validé expérimentalement. Les résultats expérimentaux ont montré l’intérêt de l’utilisation du sable fin pour l’amortissement des sollicitations thermiques et l’amélioration de la température de sortie de l’ordre de 40%. En outre, une étude paramétrique est menée pour monter les effets de la variation de l’épaisseur du volume de stockage et le positionnement de l’échangeur thermique. Les résultats numériques ont montré l’importance du sable intégré où la température de sortie augmente de 54% pour evs=1.4cm comparé à la non utilisation du sable. Ainsi, un amortissement de température de l’ordre de 95% est obtenu pour une épaisseur du volume de stockage de 2.5cm. Mots clés : Amortissement thermique, capteur solaire auto_stockeur, chauffe-eau solaire, sable fin, stockage thermique