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Modélisation et optimisation des performances thermiques d'un mur solaire à perforations (UTC)

Badache, Messaoud (2010). Modélisation et optimisation des performances thermiques d'un mur solaire à perforations (UTC). Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L’objectif principal de ce mémoire est la modélisation et l’optimisation des performances thermiques d’un mur solaire à perforations (UTC). Vu le nombre de paramètres importants intervenant dans les systèmes d’UTCs, la mise en oeuvre d’un plan expérimental complet à trois niveaux est nécessaire. Pour ce faire, un prototype de mur solaire à perforations UTC a été construit au Centre de technologie thermique (CTT) de l’École de technologie supérieure. Des mesures expérimentales de température, rayonnement et vitesse d’écoulement ont été réalisées, selon la stratégie définie par le plan d’expériences.

Dans un premier temps, la méthodologie des plans expérimentaux a permis de déterminer l’influence de quatre paramètres (le revêtement de l’absorbeur, le débit d’air aspiré par le ventilateur, le diamètre des trous et le rayonnement) sur les performances thermiques (rendement et efficacité) de l’UTC. Dans un second temps, un modèle analytique de type polynomial est établi. Ce dernier explique 94,6 % de la variabilité des résultats du rendement.

Par la suite, ce modèle est ajusté et validé par une analyse de variance et une analyse des résidus. Finalement, le modèle obtenu est optimisé grâce à une représentation graphique par des courbes de surfaces de réponse. Une combinaison optimale de quatre paramètres est obtenue, pour un rendement compris entre 80% et 90%.

Résumé traduit

The main objective of this study is to model and optimize the thermal performances of an unglazed transpired solar collector (UTC). Given the important number of parameters intervening in the UTC systems, the implementation of a full experimental design at three levels was necessary. In order to achieve this objective, a UTC prototype has been built in the Centre of thermal technology (CTT) at Ecole de technologies supérieure. Experimental measurements of temperature, radiation and flow rates are achieved, according to the strategy defined by the experimental design.

At first, the experimental design methodology allowed to determine the influence of four parameters (the collector coating, the mass flow of air through the perforations, the holes diameter and the radiation intensity) on thermal performances (efficiency and effectiveness) of the UTCs. In second time, an analytical model of polynomial type is established, which explains 94.6 % of the variability of the output results. Later, this model is adjusted and validated by a variance and a residual analysis. Finally, the model developed is optimized with a graphics representation using curves of response surfaces. An optimum combination of four parameters is obtained, for a collector efficiency included between 80 % and 90 %.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr. : f. [95]-98.
Mots-clés libres: Chauffage solaire. efficacité, expérimental, optimisation, plan, rendement, statistique, UTC
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Hallé, Stéphane
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 19 août 2010 18:29
Dernière modification: 18 janv. 2017 01:03
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/254

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