yoko Vaissaud

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Développem entd’un échangeur
–accum ulateurdechaleurpour
unem aison basse
consom m ation
Yoko VAISSAUD
Hénallux/FoRS
Yoko.vaissaud@ henallux.be

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Introduction
Accumulateur
évaporateur
compresseur
détenteur
condenseur
Air extérieur
‐10°C
sortie VMC
‐5°C
‐ 12°C
20°C
échangeur
VMC
air chaud entrant dans
la maison (40°C)
105°C
41°C
‐12°C
échangeur
sortie VMC
14°C
Circuit PAC
Circuit d’air
PAC
VMC
Une maison moderne isolée, étanchéifiée a besoin de moins
d'énergie thermique…
Échangeur air – liquide frigorifique
(désurchauffe, condensation)
Pompe à Chaleur (PAC) et Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC)
Accumuler et stocker l’énergie
Brevet (CESI Power)
Échangeur– Accumulateur
en béton réfractaire
Projet Henallux
Ex. Poêle de masse (combustion
et convection)
Ex. Accumulateur céramique
(radiateur et convection)
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Objectifs
• Développer un échangeur – accumulateur
• Démontrer sa performance
Cahier des charges
• Puissance d’échange: 3 kW
• Perte de charge (air): P 20 Pa pour le débit d’air 400 m3/h
• Liquide frigorigène: R32
Durée:
• 15 mois
Financement :
• Support technique (DGO 6)
• CESI Power Exchanger
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Développement de l’échangeur
Simulation 1D d’échangeur
R32
Air
‐Longueur de
circuit R32
‐Surface
d’échange d’air
(Convection)
105°C
15 °C
45 °C
40 °C
Air
R32
3kW
Dimensions
Faible coefficient
d’échange air
Echangeur contre/Co-courant
Design 3D final
15 échangeurs de 50 kg
Performance
d’échange estimée :
4,6 kW (éléments
finis)
Air (Tuyaux en aluminium )
R32 (Tuyau en cuivre)
Espace optimisé,
difficile à monter
Développement
Choix des designs 3D
1er prototype : trop complexe
Comment positionner les tuyaux ?
Méthode de fabrication
Cycle PAC
R32
Air
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Réalisation des échangeurs
Montage du coffrage
Les 15 échangeurs sont livrés après étuvage
Tuyaux du cuivre (R32) à cintrer
Assembler
Passage d’air
: 1260 tuyaux en
aluminium
Tuyaux en cuivre et en aluminium à
fixer dans le coffrage
Aperçu final du coffrage
Echangeurs
Travaux dans une planification critique
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Système de mesure développé
Système de mesure
Modification du circuit électronique‐ PAC: Panasonic Etherea 3,5 kW (l’unité intérieure est remplacée par
échangeur)
‐ Conduits d’air de 355 mm. By‐pass d’air pour contrôler la température
‐ Mesures: températures, pression, débit
By‐pass d’air
Eviter un arrêt ou un ralentissent de la PAC
Control
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Résultats et analyse
2 modes de déstockage (libre et constant)
Échange confirmé : 3kW
Déstockage libre (l’air passe à 100% dans l’échangeur) :
La température d’air en sortie diminue avec le
refroidissement de l’échangeur
Déstockage constant 1,9 kW (contrôlé par le by‐pass) :
Temps pour restituer la chaleur plus long
Air à chauffer: 20 °C
Air chauffé : 35 °C (1,9 kW)
1800 s = 30 min 2340 s = 39 min
Air chauffé : 40 ‐> 28 °C
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Résultats et analyse
Déstockage constant : 39 minutes à 1,9 kW
à température constante (béton à 48°C qui
chauffe l’air de 20°C à 35°C)
temps
Estimation du déstockage
La différence entre la puissance requise qfix et la puissance de
mode libre q(t) jusqu’à ce que l’accumulateur s’épuise (t0) peut être
consommée pour chauffer en puissance qfix jusqu’à la fin de déstockage
t1.
fin du déstockage en mode constant
Estimation du temps pour restituer à puissance constante
Puissance constante 𝑞
𝑡
𝑞
𝑞 𝑡 𝑞 𝑑𝑡 𝑞 𝑡 𝑡
Puissance en mode libre
𝑞
𝑡
puissanceconstante:[w]
𝑡
Epuisement d’échanger en mode libre
8
𝑞

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Analyse
Incertitudes de mesure
‐ Propriétés du matériau
‐ Mesure de débit d’air instable
‐ Perte de chaleur
Estimation: environ 17%
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Conclusion et perspectives
Conclusion
• Le concept de l’échangeur ‐ accumulateur est confirmé comme réalisable (la précision de l’estimation peut
être améliorée)
• Méthode pour convertir le déstockage libre en déstockage à température constante validée
Proposition d’actions futures
• Court terme (amélioration du système)
• Isolation thermique du système, identification du matériau
• Moyen terme (adaptation du système pour le produit fini)
• Adaptation de l’échangeur (proto) pour le système de chauffage réel
• PAC : développement (compresseur, évaporateur et détenteur) ;
• Mode de rafraichissement : vanne pour inverser le sens du liquide ou développement d’un autre échangeur.
• HVAC :
• Système du contrôle pour la commercialisation du produit.
• Sondes à mettre, puissance de déstockage automatisé
• Ventilation : Combiner avec la VMC
• Evaluation de la performance, cout énergétique
• Long terme : démonstration dans une maison
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22 Questions ?
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Références citées
• Brevet : PAT75928BE00
• Images récupérées chez
• Wikipedia https://fr.wikipedia.org/wiki/Po%C3%AAle_de_masse
• http://ecomon‐net.jp
• Un article publié sur la revue scientifique des ingénieur industriel http://www.isilf.be/
• Merci à
• Dipl.‐Ing. Stefanie Rolfsmeier ‐ BlowerDoor GmbH
• M. Pignolet – Henallux
• M. Hanus ‐ Henallux
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Consignes pour votre présentation
• Idéalement, la présentation doit permettre d’exposer en 20 minutes :
• Une brève introduction à l’étude (définition du cadre théorique et des concepts importants, état
de l’art, situation de départ/constat de terrain justifiant le projet actuel) et une/des question(s)
de recherche/des objectifs clair(e)s.
• La méthodologie utilisée afin de répondre à la question de recherche (par ex. échantillon de
participants (nombre, âge, informations socio‐économiques si pertinentes, etc.), durée de
l’étude, design expérimental, méthode d’analyse, etc.).
• Les principaux résultats (résultats d’analyse d’entretiens, résultats expérimentaux, présentation
de graphiques/tableaux, etc.). Il est important de prendre le temps de présenter un graphique/tableau au public afin
de l’aider dans sa lecture des résultats. N’oubliez pas de simplifier ces graphiques au maximum afin de les adapter à une
présentation PPT et d’aller à l’essentiel.
• L’analyse de ces résultats afin de répondre à la question de recherche.
• Les conclusions et perspectives (par ex. étapes suivantes, limites de l’étude, questions en
suspens, etc). Lors de la conception de votre présentation, il est important de déterminer les messages principaux que le
public doit retenir de votre présentation.
• Un slide invitant les participants à poser des questions.
• Un slide final reprenant les références citées durant la présentation. 13

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