Étude thermique expérimentale d'un capteur solaire du type mur trombe

DEPARTEMENT

DE

GENIE

MECANIQUE

section

Aérothermique

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D2 ORmP 67T7P 8I22I OPI47MPI O5P7I SI 8R44IT2L7PIO0 RT OIm2 4IT27RTTIP KmI UL OP5OIT8I SsmTI 8Rm8BI SI OI7T2mPI PI8Rm)PLT2 UL OmPG

6L8I 7T2IPTI Sm 8LO2ImP TsIO2 OLO mTI 8BROI L 8RTOI7UUIP 8LP 8IUL 8P55 mTI 8IP2L7TI CLPP7MPI 2BIP47KmI1

C. DT LTLUQOLT2 UIO nPLOB7KmIO Km7 PIOP5OIT2IT2 UL S7O2P7CmG 27RT SI UL 2I4O5PL2mPI SI UsL7P IT 6RT827RT SI UL BLm2ImP ORmP UL eRmPG T5I Sm tf 4LPO0 RT 8RTO2L2I Kms7U IO2 OROO7CUI SsLOOPRL74IP 8I22I S7OX

3sLmn4IT2L27RT SI UL 2I4O5PL2mPI IO2 l OIm 2P7Cm27RT OLP mTI SPR72I1

OPMO S7PI82I4IT2 OPRORP27RTTIUUI l UL BLm2ImP1 éL7O ORmP 8I Km7 IO2 SIO 2I4O5PL2mPIO Sm )72PLnI 7T25P7ImP0 SI UL OmP6L8I 7T2IPTI I2 SI UL OmP6L8I IL2IPTI Sm 4mP 8LO2ImP0 UL S7O2P7Cm27RT TsIO2 OUmO U7T5L7PI I2

3sBQOR2BMOI SsmTI 2I4O5PL2mPI 8RTO2LT2I TI OIPX IT8RPI 4R7TO 8RTO2LT2I1

vm 8RmPO SsmTI O74mULX 4I2 KmI SI 6L7PI mTI 5)LUmL27RT LOOPRL74L27)I1

27RT OmP RPS7TL2ImP 7U OIPL72 ORmBL72LCUI SsI4OURQIP mT 4RSMUI OI PLOOPRG 8BLT2 OUmO SI UL P5LU725 I2 Km7 27ITSPL72 8R4O2I SI UsLmn4IT2L27RT SI

rT OB5TR4MTI Km7 8RT2P7CmI UL 2I4O5PL2mPI IT 6RT827RT SI UL BLm2ImP1

l 8I22I Lmn4IT2L27RT IO2 mTI 8IP2L7TI O2LnTL27RT SsL7P OmP8BLm665I i

SLTO UL OLP27I OmO5P7ImPI SI UL OIPPI I2 Lm T7)ILm Sm OUL6RTS SI UL O7M8I1

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FD2mSI SI 8BI47T5I ORUL7PIF1 t1 :LnLS7OB0 k10 ,IPIO0 :1u1

3LCRPL2R7PI Ss5TIPn527KmI ORUL7PI */u• l JSI7UUR0 VEaa1

A1 •74RTORT0 :1u1 FDTn7TIIP7Tn bIL2 VPLTO6IPF1 VBI éL8 é7UULT ,PIOO0 VEan1

FDTn7TIIP7Tn bIL2 VPLTO6IPF1 y1 °LPUI«LP0 k1»10 'IO4RTS0 u1é1

dIO2 ,mCU7OB7Tn *R4OLTQ0 VEaa1

F*BLm66LnI ORUL7PI I2 k7UnIT0 D10 *L4RmO0 u10 VPR4CI0 à1

8U74L27OL27RT ORUL7PI SIO CW274IT2OF1 n1

D8RUI ,RUQ2I8BT7KmI SI éRT2P5LU0 VEaa1

F•RULP DTIPnQ VBIP4LU ,PR8IOOIOF1 'm667I0 :1v10 kI8«4LT0 d1v1

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4

Vue

en

coupe

du

mur

Trombe

avec

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5

Vue

en

coupe

du

mur

Trombe

avec

système

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des

thermocouples

Vue

en

coupe

et

de

face

du

mur

Trombe

avec

position

des

thermocouples

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> : Position des thermocouples

Vue

en

coupe

et

de

face

du

mur

Trombe

avec

position

des

thermocouples

29

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30

VUE

EN

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VUE

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COUPE

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31

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9

Vue

en

coupe

du

mur

Trombe

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avec

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13-2-79

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SOLAIRE

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INCIDENT

SUR

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VITRAGE

EXTERI-/

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RAYONNEMENT

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GLOBAL

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36

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0.4- 0.2-T 0 20* 40° 6 (Degrés)

FIG. 14 Courbe de la transmissivité du vitrage versus l'angle d'incidence

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16-2-79

15-2-79

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FIG. 16 Courbes de la température extérieure et de la température de la pièce pour le 15-2-79 et le 16-2-79

39

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FIG. 19 Courbes de la température de l'air dans la serre en fonction de la hauteur

42

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FIG. 25 Courbes de la température de la surface interne du mur en fonction de la hauteur

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36

40

EPAISSEUR

DU

MUR

(CM.)

FIG.

28

Distribution

de

la

température

dans

le

mur

Trombe

à

3

niveaux

différents

4

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16

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36

40 EPAISSEUR DU MUR ( CM.)

FIG. 29. Distribution de la température dans le mur Trombe à 3 niveaux différents

Ln

ft 4 * »

EPAISSEUR DU MUR (CM.)

FIG. 30 Distribution de la température dans le mur Trombe â chaque heure au niveau 170 cm (bloc B) _Ln

SI-45 39 33

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FIG. 36 Distribution de la température dans le mur Trombe à chaque heure au niveau 170 cm (bloc B) Ln 00

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6

8 HEURE

FIG. 37 Energie thermique stockée dans le mur Trombe à chaque heure Ln

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*

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LARGEUR DE LA SERRE ( CM.)

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è

2 3 4 5 I 7 8 9 10 II LARGEUR DE LA SERRE (CM.) ON ro

\ DATE1 13-2-79

HEURE > ZS4-*h.

V s Vitesse de l'air dans la serre

Vitesse moyenne de l'air s -4.3 cm./sec.

T ! Température de l'air dons la serre

T > Température moyenne de l'air = 13.7 *C

\ \ -28

14-\7

\ \

_-20°

io-

_T ui oc \ O ₌₎ LU

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6-

\ -,2 < Z _LU \ O a. V _Z \ oc - UJ ”4 I-< 2-\ rj 0 ₀ ul _\ Q uj -2- _\ en <o _\ UJ H \ > -6-

₇

\ \ -10-\ \ \ -14-\ \

I

i

4

l

i 6 7■ 8I 9I 101 II LARGEUR DE LA SERRE (CM.)

de la vitesse de l'air dans la serre au niveau 124 cm LO

fc c * _{é »}

13-2-79 14-2-79 ■>

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féEv9r éD9ivkr fJo uir i,kJb 9Eévr KGM i9 KPM

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3.0x106

4.0xlCÊ Gr

a » » » v 48- 42- 36-o o uj 30-o: 3 i-< tr uj 24-Q. UJ 18- 12-6“ ! I I « ! 10 12 13 14 9 II 15 16 17 HEURE

FIG. 44 Courbes des températures extérieure, de la pièce, de la plaque noire au niveau 170 cm

67 220-200- Œ> co i o CXJ 180“ CL) S-3 O CL 160- %-3 O) 3 <T3 JC 140-» CD -o c o 2Ê 120-4-> O _o c û: o 13 “ 100- c:CD O s-3 < CD Z _rü JC 80“ o CD “O X 3 60“ M— 3 “O LD CD JD 40“ s-3 O O LO 20-CD U. I I I 2 4 6 8 10 12 14 16 FLUX ( WATT/ MZ )

ft _{ft 4} f CO t-< ? LU

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z o o LU >z oo HEURE O' 00

A : Température du point B-I.S

B i Température du point B-9.S

le 13-2-79 et 14-2-79

le 13-2-79 et 14-2-79

48- _{C : Température du point B-I.S}

D J Température du point B-9.S le 15-2-79 et 16-2-79 le 6-2-79et 16-2-79 42- Descentedu ri­ deau thermique

36-C

P

A

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ri-deau thermique A £E 30-3 t-<

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I

24-ui t-B 18 12-6“ T T i T 18 20 22 24 4 12 14

16

2 10

6

8 HEURE O'

ANNEXE 2 *

V

9JDuiJk E

'irkoi Si oJ/évvi'iv9 UuéDJu aikoi

n*GC G.*GQ Ge*GO

O*• •*n GC*GG GG*GP GP*G. GQ*Gt Gt*Ge GO*G• 9é9Ju

G.*P*On P UKy5OOT*L°6 M U Ky5OOT*LM P r Ky5OOT*L°6 M Ky5OOT*LM 9 K«M 14-2-79 2 G(Watts-h/m ^ Gji(Watts—h) rKy5OOT*L°6dM r9Ky5OOT*LM VK«M Gt*P*On P UKy5OOT*L°6 M U Ky5OOT*LM rdy5OOT*L°6 M r9Ky5OOT*LM VEUR PC*.*On P UKy5OOT*L°6 M ULKy5OOT*LMP rKy5OOT*L°6 M ràWàKy5OOT*LM VK«M 514.4 1286.0 274.8 687.0 OO.RQ •PGR• Gn..Rt PCtQRt QetRn Qn.Rt GGeQR• GP..R• eC« eC« nPCRt P.CGR. tQ•Re G.OGRt •Q•RQ PGPGRC QnnRC GPQORt e•ORG GOGOR• .nGRt nO•R• P.•RP tntRt GCGRG PtPR• •Rt t•PeR• GQteORC ..QeRC •.etRC teRn .tnRO GQPR. •nnR. P.Rn GnnRQ tnR• Qn•Rt QP« tt« tnORn GQnQR• .Q•R. •OCR• PGR. C C tn« tO« t.« QP« C« tO« eC« t•« tPQR• G.GPRC P•.Rn OCnR• 254.3 635.8 112.1 P•CR. GCRQ PeRC CRnP ePnCRn GtOPOR. .eGtRG nC.OR• •eGRO PGtQR. tGCRn GPOOR. •.GR. nP•RG PCO•R. P.PCR. tC.Re teeRG GPtnRC GQGtR. eG« eG« 926.2 2315.5 553.2 1383.0 730.7 1826.8 419.9 1049.8 677.6 1694.0 397.9 994.8 104.4 441.3 261.0 1103.3 .GR. P.tR. O•R. t••R.

.C« t.« tn« eC« tn« tO« tQ« QQ« PR.n« tO«

•PQRO PGCeR• tCQRt GPeGR. OPeRC G•GtRC QGnRn GCQnR• Q•QRn GPGPR. Pe.R• etnRt GQeRP .etRt eeRP GetRt tnQnR. GQ•O.R. .QeeRt •eeeR. OnCRt •nCRP GnOeR. PPPtRt Q•.RQ ttCRt GPC•Rt G.OeR. eG« eP« •nnRO PPQnR. tQeR• G.eORC C GCQRQ QPORG PeGRC GCeOR• ..RG PPGRt •PR• tt.R• .P« tP« e.ORO GtnQR. .OeR• nQPRC C C C eG« eG« t•« tQ« Qt« t•« tn« QQOORQ GGGn.Rt PQOPRC eG•CRC t•nR. etQR• G.O.R. Ge.ORC .QnRP .nQR. •O.RC n•tR• tn« eC« 659.6 1649.0 392.4 981.0 602.6 1506.5 350.1 875.3 503.0 1257.5 282.1 703.3 370.1 925.3 184.7 461.8 GOQRe PeCRC Q.eRt etCRC .tR• GQ•Rn •nRt .OPR. PG« tO« Q•tRn GPGQR• PeeRt eeeR. GOORt QQ.R• e•RC GOCRC C C C C te« tC« .•« tn« t•« tt« tt« P ü r Ky5OOT*L°6 M P U Ky5OOT*L°6 M l GCC« 9 K«M POS

OP

9JDuiJk

EE

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SxEv"ESiv"i

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KnM

0 (degrés) 64.3 53.9 44.2 36.3 31.5 31.5 36.3 44.2 53.9 64.3 75.0 6 (degrés) to (degrés) -13.95 HEURE DATE 67.5 52.5 37.5 22.5 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 ft If II If _7.5 II -7.5 -22.5 -37.5 -52.5 -67.5 -82.5 13-2-79 II fl II II II 64.5 54.1 44.4 36.7 31.6 31.6 36.7 44.4 54.1 64.5 75.2 67.5 52.5 37.5 22.5 -13.62 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 II II II II _7.5 II _-7.5 -22.5 -37.5 -55.5 -67.5 -82.5 14-2-79 II II II II II 64.8 54.3 44.6 36.7 31.9 31.9 36.7 44.6 54.3 64.8 75.4 67.5 52.5 37.5 22.5 -13.29 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 11 II II II _7.5 11 _-7.5 -22.5 -37.5 -52.5 -67.5 -82.5 15-2-79 II II II II II 73.6 63.6 54.9 48.0 44.2 44.2 48.0 54.9 63.6 73.6 84.1 67.5 52.5 37.5 22.5 -0.81 7:30 8:30 9:30 10:30 11:30 12:30 13:30 14:30 15:30 16:30 17:30 II II II II _7.5 II _-7.5 -22.5 -37.5 -52.5 -67.5 -82.5 20-3-79 II II II II II

I

TABLEAU III

TEMPERATURE DE LA PIECE ET TEMPERATURE EXTERIEURE

13-2-79 14-2-79 15-2-79 16-2-79 20-3-79 T_P T_E T_P T_E T_P T_E T T_E T T_E P P (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) (°C) 9 17.5 G•Re 20.9 21.9 24.3 24.9 24.5 23.1 23.5 17.2 16.9 GeR• G•R• 16.5 16.4 17.4 -19.0 *G•RC *G•RC *G•RC *G•RC -19.0 -19.0 -19.0 *PCRC -20.4 -20.7 -20.4 -20.9 *PGR• -21.9 -22.4 15.1 19.9 21.9 23.6 25.5 PeRe 26.7 24.5 PGRG G•RP 18.7 17.8 17.6 18.4 G•Re GeRe *PGRC *PCRC *PCRC *G•RC -17.0 *GeRC *GeRC -17.0 *G•RC -19.0 -19.0 *PCRC -19.0 -17.0 *G•RC *G•RC PCR• 21.3 23.8 25.5 23.7 23.4 PeRG PeRP 25.3 3.0 GC _3.5 GG _4.5 GP 5.5 13 _eRC 14 _7.0 15 _•RC Ge _•RC 17 6.5 G• 19 PC PG PP 23 24 G -23.9 -25.5 -26.5 -27.7 -27.8 -27.3 -26.7 -25.0 *PPRC 15.5 15.5 15.5 13.9 15.9 15.8 17.3 G•RG 17.1 18.5 19.4 G•R• 19.0 19.5 G•Re G•RP 19.3 18.9 -18.4 -18.9 -18.7 -19.2 -19.9 -19.5 *PCRG -19.0 -19.0 P 3 4 5 e 7 • 9 UT

?

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TABLEAU IV

TEMPERATURE DE L'AIR DANS LA SERRE EN PONCTION DE LA HAUTEUR (°C)

aikoi a5mO3mL KB6M G P . Q t e O • n GC GG GP G. GQ Gt Ge GO G• Gn PC PG PP P. PQ .*P*On GQRQ G.RC GnRO GOR• PtRn PPRG GPRn GGR•GCRP nRQ GCRC GORG GeRCGQRt G.RO G.RG PCRt G•RnGORP GeRn GeRe G•RQ .GRC ..RC GeRn GnRP .ORC .tRC GnRO GnRO GQRP GeR. GORO GGRO GG P.Rt PnR• .ORC .tRC .GRt .tR. P.RC PORC GPQ .GRP .eRC .tRP P•Rt PCRe PQRG P.G GQ*P*On

GG •Rt OR• ORt eR. ORP ORt •R. nRQ

GPQ GGRO GGRC GCR. nRP GCRC GCRC GGRC GeRt P.G GeRP GtRn GtR• GQRt GtRQ GeRO GORe GORn

GCRP P.Rt GnRC Gt*P*On GtRQ G.RP GPRe GPRG GGRn GGRQ GCR• PCRO .nRO .ORe GOR• .eR. ..R. GnRt .•RO .eRC PCRO .•RP .ORe GnRP ..R. GORPPQR. .CR. nRt G.R• GeRG ..RC PnRO GG PnRt P.Rt GPQ PnRG PeRG P.Re P.RP PPRC PGRP PCRQ .QRe G•RQ PeRC P.G Ge*P*On GG GCRt GCRt nRn nRt •RG •RQ •RQ ORC GCRP GPQ

P.G PCRn PGRG PCRe PCRQ PCRO PCRC GnR• PCRG PCRO PC*.*On PtR• PeRP P•RQ .PRO ..RQ .QRe PeRQ PnRG .GRC ..RC .tRO .ORn P.RG PQRt PtRO PCRC PCR. PPRP PPRC POR. P•Rt .GR. .eRP .eRG .•Rt P.Rt PeR. PnRe ..Re .tRG .ORt P.RQ PeRP PnRG ..RC .QR• .ORP PtRn POR. PnRG .GRn .QRP .tR• GG PPRn tC PQRQ nC PORn PQRC POR. GPQ PnR• PtR• PnRC PeRP PnRG GOC .CR• PCn

» t « > «

TABLEAU V

TEMPERATURE DU VITRAGE INTERIEUR ET EXTERIEUR EN FONCTION DE LA HAUTEUR (°C)

HEURE HAUTEUR (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 13-2-79 V-l-08 V-3+220 V-4n-220 17.1 6.7 4.1 3.7 3.9 2.7 2.0 1.3 22.6 13.2 10.1 9.1 7.9 6.8 6.2 6.5 -8.4 -15.3 -14.8 -13.7 -14.8 -15.8 -15.1 -15.4 32.6 38.4 27.733.5 -0.8 27.2 36.8 21.2 32.7 41.1 24.7 36.0 43.2 10.7 34.9 41.9 15.3 23.1 18-.229.1 10.7 8.2 1.1 7.4 14-2-79 V-l->-38 .0.0 -0.8 -1.5 -2.9 -2.7 -2.1 -1.7 2.5 V-3-220 5.7 4.8 4.6 3.6 4.3 5.2 5.9 10.8 V-4+220 -17.2 -18.1 -19.0 -21.2 -21.3 -20.8 -11.1 3.2 13.6 16.7 27.5 -0.4 20.2 3.2 15-2-79 V-l-*38 V-3-220 V-4-*-220 16.9 3.4 -4.2-5.8 -5.8 -5.1 -5.4-5.9 22.8 8.6 4.8 4.2 4.4 4.4 3.0 2.1 -4.7 -13.0 -14.8-13.7 -12.4 -12.2 -13.9 -14.8 34.6 37.9 36.8 44.1 14.1 27.5 33.8 21.2 32.6 18.1 27.8 38.0 22.2 37.3 14.0 22.1 43.3 24.0 45.1 45.920.1 18.9 3.4 7.9 16-2-79 V-l-»38 —6.3 —6.1 —6.3 —6.3 —6.8 —7.0 —7.1 —4.5 10.3 V-3-»220 1.3 1.1 0.6 1.0 0.3 0.1 0.6 0.7 17.2 V-4-+220 -15.4 -15.4-15.3 -14.9 -16.3 -16.1 -16.8-14.7 0.0 13.2 20.0 21.026.6 13.2 9.9 16.5 -0.6 1.7 20-3-79 V-l+38 V-2+129 V-3-*-220 V-4-*220 34.8 38.7 34.9 31.4 34.7 35.1 33.6 27.9 30.6 35.0 18.7 25.2 28.2 25.3 27.5 39.4 36.9 31.2 39.4 21.9 33.5 37.9 36.7 36.2 29.4 34.5 30.416.5 29.8 33.5 20.9 29.3 28.2 16.3 31.7 33.1 ^IOL5”3 I2O7LI3mL: ^*4 F ^*P F ^. ^IOL5”3 3lO7LI3mL: ^*Q u2