Thermique des enceintes habitables et énergies solaires

This report is a synthesis of the research that I have performed for nearly 30 years in the areas of thermal transfers in habitable enclosures and applications of solar energy. The thermal transfers in habitable enclosures (car cells, buildings...) have the main features of large volumes with complex forms, a strong coupling of the three modes of heat transfer and boundary conditions constantly changing. Here we present a method to build original numerical simulators of the thermal behaviour of such cells subjected to a real meteorological environment. The equations are written in a form algébro differential, based on a nodal method for meshing volumes and surfaces. The solution is obtained by using a commercial solver. Some examples of application, with experimental validation, illustrate the good results achieved by this methodology. This methodology was also applied to fuel cells and other industrial applications where thermal transfers are important. The actions carried out within the framework of research on the thermal solar applications cover all the levels of temperature. At low temperature, we present work concerning the passive solar contributions in the buildings, as well as the problems of the heating of the buildings and domestic water. Concerning high temperature processes, using concentrated solar radiation, we make a summary of the results obtained during the scientific evaluation of the THEMIS solar power plant, and we describe the research tasks in progress for the improvement of the performances of the concentrated solar systems.Ce mémoire fait la synthèse de travaux que j'ai menés depuis près de 30 ans dans les domaines de la thermique des enceintes habitables et des applications de l'énergie solaire. La thermique des enceintes habitables (habitacles automobiles, bâtiments ...) a pour principales caractéristiques des grands volumes aux formes parfois complexes, un couplage fort des trois modes de transfert de chaleur et des conditions aux limites en constante évolution. Nous présentons ici une méthode numérique originale pour construire des simulateurs performants du comportement thermique des telles enceintes soumises à un environnement météorologique réel. Les équations sont écrites sous une forme algébro différentielle, en se basant sur une méthode nodale de découpage des volumes et des surfaces. La résolution est effectuée par un solveur commercial. Quelques exemples d'application, avec des validations expérimentales, illustrent les bons résultats obtenus par cette méthodologie. Cette méthodologie a été aussi appliquée au domaine des piles à combustible, et à d'autres applications industrielles où la thermique tient un rôle important. Les actions menées dans le cadre des recherches sur les applications solaires thermiques couvrent tous les niveaux de température. À basse température, nous présentons les travaux concernant la prise en compte des apports solaires dans les bâtiments, ainsi que la problématique du chauffage des locaux et de l'eau sanitaire. À haute température, obtenue par concentration du rayonnement solaire, nous faisons un résumé des résultats obtenus au cours de l'évaluation scientifique de la Centrale THEMIS, et décrivons les travaux de recherche en cours menés pour l'amélioration des performances des procédés solaires à concentration