Conception et caractérisation de panneaux de refroidissement radiatifs pour application en contexte de ferme conteneur

Vrielynck, Thomas (2026). Conception et caractérisation de panneaux de refroidissement radiatifs pour application en contexte de ferme conteneur. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

L'agriculture en fermes conteneurs (FC) fait face à d'importantes charges thermiques internes, notamment dues à l'éclairage. Pour limiter la surconsommation liée à la climatisation mécanique, ce mémoire évalue le potentiel du refroidissement radiatif (RSC) appliqué à ces structures.

L'objectif est de caractériser des matériaux hautement émissifs et de concevoir un système de refroidissement passif adapté au contexte des FC en vue d’une application concrètes sur un projet pilote à l’ÉTS. La méthodologie s'appuie d'abord sur la caractérisation optique et microscopique précise de divers revêtements. Ces données expérimentales ont ensuite alimenté un modèle numérique développé sous Python pour simuler les bilans thermiques du système intégré dans une ferme conteneur en conditions réelles, couplé avec un stockage thermique idéal.

L'analyse des résultats met en évidence l'impact déterminant de la sélectivité spectrale des matériaux sur la puissance de refroidissement nette. À partir de ces modélisations, les plans d'un prototype à l'échelle pilote ont été dimensionnés et conçus, en optimisant la géométrie et l'intégration technique des panneaux radiatifs sur l'enveloppe des conteneurs.

Ce mémoire évalue le potentiel thermique du RSC appliqué à l'agriculture en environnement contrôlé, et plus particulièrement aux FC. En structurant le passage de la caractérisation des matériaux à la modélisation, ce travail contribue au développement de stratégies de refroidissement passif visant à optimiser le bilan énergétique des FC.

Titre traduit

Design and characterization of radiative cooling panels for container farm application

Résumé traduit

Container farming faces significant internal thermal loads, primarily due to artificial lighting. To mitigate the excessive energy consumption associated with mechanical cooling, this master thesis evaluates the potential of Radiative Sky Cooling (RSC) applied to these structures.

The objective is to characterize highly emissive materials and to design a passive cooling system suited to the context of Container Farms, with a view to concrete application on a pilot project at ÉTS. The methodology relies first on the precise optical and microscopic characterization of various coatings. These experimental data then fed into a numerical model developed in Python to simulate the thermal balances of the system integrated into a container farm under real-world conditions, coupled with ideal thermal energy storage.

The analysis of the results highlights the determining impact of the materials' spectral selectivity on the net cooling power. Based on these simulations, plans for a pilot-scale prototype were dimensioned and designed, optimizing both the geometry and the technical integration of the radiative panels onto the container's envelope.

This master thesis evaluates the thermal potential of RSC applied to Controlled Environment Agriculture (CEA), with a specific focus on container farms. By structuring the transition from material characterization to numerical modeling, this work contributes to the development of passive cooling strategies aimed at optimizing the energy balance of CFs.

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 avec mémoire en génie de la construction". Comprend des références bibliographiques (pages 117-124).
Mots-clés libres:	refroidissement radiatif, agriculture en environnement contrôlé, fermes conteneurs, efficacité énergétique, modélisation thermique
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Haillot, Didier
Codirecteur:	Codirecteur(-trice) de mémoire/thèse Gibout, Stéphane
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie de la construction
Date de dépôt:	11 juin 2026 14:32
Dernière modification:	11 juin 2026 14:32
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3939

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