Improving the energy efficiency of an innovative low temperature heating and cooling

Amélioration de l'efficacité énergétique d'une solution innovante de chauffage basse température et de rafraîchissement

Benjamin David (1)

1 LOCIE - LabOratoire proCédés énergIe bâtimEnt

In the current context of improvement of the housing energy efficiency, new heating devices have to be foreseen. We have developed an innovative heating and cooling generator. This device is based on the use of thermoelectric modules working as a heat pump via a power supply. This thesis aims to improve the energy efficiency of the whole system including a low temperature heat floor (global coefficient of performance). This work is based on different analytical and numerical models validated experimentally. These models help to design an optimized device configuration and to develop an optimal management strategy in order to meet the variable power and temperature demands. Multifunctional heat sinks for the generator are designed and studied experimentally in order to maximize the system performances. By coupling the system to housing, a significant improvement of the device performances is shown compared to thermoelectric heat pumps with a classical configuration.

Dans le contexte actuel d'amélioration de l'efficacité énergétique des logements, il est nécessaire de repenser les installations de chauffage. Nous avons développé un générateur de chaleur et de rafraîchissement innovant (GCRI). Ce générateur repose sur l'utilisation de modules thermoélectriques assurant le rôle de pompe à chaleur au moyen d'une alimentation électrique. La présente thèse vise à améliorer l'efficacité énergétique du système complet incluant un émetteur basse température (coefficient de performance global). Ce travail repose sur différents modèles analytiques et numériques validés expérimentalement. Ces modèles ont permis de définir une configuration optimisée du système et de mettre en place une méthode de gestion optimale pour répondre à des besoins variables de puissance et de températures. Les échangeurs multifonctionels mis en jeu dans le système ont été dimensionnés et étudiés expérimentalement en vue de maximiser les performances du générateur. Après couplage au bâtiment, nous montrons une nette amélioration des performances du système par rapport à une configuration classique de pompe à chaleur thermoélectrique.

Keywords: Thermoelectricity; Heat pumps; Energy efficiency; Constructal optimisation; Heat exchanger; Heating floor

Keywords: Thermoélectricté; Pompe à chaleur; Efficacité énergétique; Optimisation constructal; Échangeur de chaleur; Plancher chauffant

Domains: Architecture, space management

Benjamin David. Amélioration de l'efficacité énergétique d'une solution innovante de chauffage basse température et de rafraîchissement. Architecture, aménagement de l'espace. Université de Grenoble, 2011. Français. ⟨NNT : 2011GRENA029⟩. ⟨tel-00734021⟩