Presentation Internship Cythelia

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  • Vision globale sujet de stage Aedomia = Système éner PV intégré au bâtiment
  • Système énergétique intégré au bâtiment 5 besoins Programme recherche collaboratif « PACairPV » Armines CIAT INES Cythelia Capter les calories de l’air sous les combles dans MZ  évaporateur dans les combles Fonctionnement
  • Système énergétique intégré au bâtiment 5 besoins Programme recherche collaboratif « PACairPV » Armines CIAT INES Cythelia Capter les calories de l’air sous les combles dans MZ  évaporateur dans les combles Fonctionnement
  • Cylindrique car caisson tringulaire spécifique à la PMZ, cylindre plus fréquent
  • Au moins 3 avis de spécialiste y + (peut être virer le dessin)
  • Système énergétique intégré au bâtiment 5 besoins Programme recherche collaboratif « PACairPV » Armines CIAT INES Cythelia Capter les calories de l’air sous les combles dans MZ  évaporateur dans les combles Fonctionnement
  • Hypothèse: pas de pertes échangeur ni circulation
  • Conditions de dimensionnement
  • T chargé dépend de P PAC : Tmax sans trop dégrader le COP T déchargé dépend puissance minimale chauffage
  • Œil critique de l’utilisateur
  • Presentation Internship Cythelia

    1. 1. Maxime Thomas Avril-Septembre 2012
    2. 2. Choix du stage: • Domaine d’application • Entreprise: valeurs, structure, innovation Stage: • Etude de consulting Alsolen • Outil de dimensionnement • Petite Maison ZEN (PMZ) • Généralisation du dimensionnement d’Aedomia à d’autres bâtiments
    3. 3. I) Présentation générale 1) Cythelia 2) Maison ZEN 3) Aedomia II) Stage ingénieur 1) Dimensionnement de l’extraction d’air sous toiture 2) Calculs de dimensionnement d’Aedomia 3) Mise en forme du tableur et guide d’utilisation 4) Objectifs pour la fin du stage III) Retour sur expérience 1) Difficultés rencontrées 2) Bilan personnel IV) Conclusion
    4. 4. 1) Cythelia 5 services • 3 bureau d’études  PV  Bilan Carbone et ACV  Energétique du bâtiment et BBC • Recherche & Développement  Energétique du bâtiment • Développement de logiciels  Archelios, Abatia Valeurs de l’entreprise • Protection de l’environnement • Satisfaction de la clientèle • Innovation • Argent au service du développement • Indépendance vis-à-vis de la publicité ou des fournisseurs • Partage des connaissances
    5. 5. 2) Maison ZEN (Zero Energy Net) Concept • Bilan énergétique neutre voire positif • Exigences de la RT 2012 • Empreinte écologique minimale Conception • Conception bioclimatique • Efficacité sobriété énergétique • Toiture photovoltaïque • Monitoring
    6. 6. 3) Aedomia 5 besoins • Couverture • Electricité • Eau chaude Sanitaire Fonctionnement • Captage des calories/frigories • Pompe A Chaleur • Stockage + déphasage pour le chauffage/climatisation • Performances PV et COP améliorés Origine du projet • Construction de la MZ • Programme de recherche « PACair+PV » • Chaud • Froid HVAC system powered by heat from PV solar panels
    7. 7. I) Présentation générale 1) Cythelia 2) Maison ZEN 3) Aedomia II) Stage ingénieur 1) Dimensionnement de l’extraction d’air sous toiture 2) Calculs de dimensionnement d’Aedomia 3) Mise en forme du tableur et guide d’utilisation 4) Objectifs pour la fin du stage IV) Retour sur expérience 1) Difficultés rencontrées 2) Bilan personnel V) Conclusion
    8. 8. 1) Dimensionnement de l’extraction d’air sous toiture Vitesse élevée au centre Caisson triangulaire pour le dimensionnement du prototype de la PMZ Simulation sous Open FOAM
    9. 9. Open FOAM • Open Source Linux • Pas d’interface Simulation dans le terminal Maillage Conditions de bord + Conditions initiales Solver Anlayse des résultats + modifications
    10. 10. Génération du maillage • Géométrie choisie • Programme Matlab
    11. 11. Conditions initiales et conditions de bord • P=0 Pa aux inlets • V=4 m/s à l’outlet • V=0 m/s aux parois Solver • SimpleFoam • Modèle k-epsilon pour fluide incompressible et turbulent (Re ≈ 105 ) Résultat de la 1ère simulation • Convergence des résultats • Régler le maillage aux parois • Alléger la simulation • Dimensionner les veines d’extraction
    12. 12. Idées de simplifications • Suppression de parallélépipèdes  inlet et outlet = faces intégrées au cylindre • Considérer un problème 2D
    13. 13. HVAC system powered by heat from PV solar panels
    14. 14. 2) Calculs de dimensionnement d’Aedomia Rendement d’échangeur • Constructeur = 75% • Réel = 65% maximum • Influence des débits nulle • Influence de la condensation: Calcul de la température de rosée de l’air chaud  Comparaison à la température d’eau froide
    15. 15. Calcul des températures à l’échangeur et puissances échangées COP + Températures + Puissances échangées PPAC + Tair entrée Calcul itératif Dimensionnement du prototype de la PMZ: • Température en sortie de modules estimée • Débits d’air et d’eau glycolée connus • Puissance souhaitée = PPAC • Echangeur sous dimensionné
    16. 16. Comparaison avec des valeurs mesurées 9 Février 2012 à 13h30, température extérieure = 0°C Entrées Résultats Valeurs mesurées I = 600W.m-2 Text = 0°C Tc = 45°C ηéch = 60% Tair entrée 9,3°C 10,9°C Tair sortie 4,2°C 4°C Teau entrée -0,1°C -2,2°C Teau sortie 2,7°C 3,4°C Péch 3,78 kW 3,63 kW Puissance transmise à l’eau: Peau=3,63kW  Cause d’une telle différence: imprécision des mesures + éventuelles pertes Puissance perdue par l’air : Pair=3,97kW
    17. 17. Intégration des pertes thermiques dans le calcul du volume du ballon Démarche • Calcul du volume du ballon • Discrétisation horaire des pertes • Itérations Eballon = ρVballon Cp (Tchargé -Tdéchargé) Eballon = Echauffage +Epertes Ppertes = (Tchargé -Tdéchargé)/Rthermique Dimensionnement du ballon de la PMZ: • Températures chargé/déchargé • Besoins journaliers en chauffage • Estimation des pertes thermiques
    18. 18. 3) Mise en forme d’un tableur et guide d’utilisation Onglet principal Autres onglets pour les calculs des macros
    19. 19. Guide d’utilisation pour un futur dimensionnement d’Aedomia
    20. 20. Amélioration du tableur • Ajouter d’autres indicateurs et conseils de dimensionnement • Intégrer différents modèles de PAC • Intégrer les pertes thermiques entre échangeur et PAC Validation des résultats • Comparaison tableur/mesures Simplification des simulations CFD • Résultats pour une géométrie plus simple • Transfert en langage Scilab 4) Objectifs pour la fin du stage
    21. 21. I) Présentation générale 1) Cythelia 2) Maison ZEN 3) Aedomia II) Stage ingénieur 1) Dimensionnement de l’extraction d’air sous toiture 2) Calculs de dimensionnement d’Aedomia 3) Mise en forme du tableur et guide d’utilisation 4) Objectifs pour la fin du stage III) Retour sur expérience 1) Difficultés rencontrées 2) Bilan personnel IV) Conclusion
    22. 22. Adaptation • Outils informatique • Continuer le travail d’un autre ingénieur • Open FOAM Gestion du temps et objectifs fixés • Efficacité dans la manière de travailler • Ordre de priorité 1) Difficultés rencontrées
    23. 23. Bilan des compétences et connaissances acquises • Programmation • Simulations CFD (Computational Fluid Dynamics) • Energétique du bâtiment • Marchés et politiques internationales en énergies renouvelables Enseignements tirés pour mon avenir professionnel • Intérêt pour les énergies • Travail en équipe et communication • Contacts extérieurs 2) Bilan personnel
    24. 24. CFD Outil de dimensionnement • Tableur fonctionnel • Possibilités d’amélioration Impressions personnelles • Stage intéressant • Répartition du travail • Travail en R&D • Ambiance conviviale • Impression en tant qu’habitant de la PMZ

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