Simulation d’un système de stockage saisonnier de glace pour la climatisation d’un bâtiment commercial ou institutionnel

Résumé

Le but de ce travail était d’évaluer, à l’aide de la simulation numérique, la faisabilité d’un système de climatisation, supporté par un système de stockage saisonnier de glace, pour un bâtiment commercial ou institutionnel. A cet égard, des effets de la variation de plusieurs éléments autour de la conception de deux possibles scénarios réels ont été modélisés dans le logiciel TRNSYS à l’aide de Matlab® comme outil de programmation. Un premier scénario, où l’air requis par le bâtiment traverse directement le réservoir de glace et un deuxième scénario, où une boucle fermée d’eau glycolée transporte la chaleur entre le réservoir de glace et un serpentin de refroidissement de l’air. D’abord, une revue de la littérature fait le tour de quelques études et de quelques applications antérieures pertinentes ainsi que de différentes méthodes de solution du problème de changement de phase des milieux diphasiques (eau-glace). Puis, le profil de charge thermique requise par un bâtiment institutionnel typique de Montréal est déterminé, comme point de référence, à l’aide du logiciel EE4 et trois différentes méthodes de solution du problème du mouvement de la frontière eau-glace sont comparées, tant pour la formation que pour la fonte de la glace. Ensuite, les paramètres de conception pris en compte sont présentés pour chacun des deux scénarios. Cela est suivi de la description de la programmation des fichiers Matlab® et des composantes implémentées dans le logiciel TRNSYS. Finalement, les résultats de l’échange de chaleur et du mouvement de la frontière eau-glace, entre autres, sont collectés pour une année et pour trois années. Les simulations des deux scénarios ont aussi inclus le changement de quelques paramètres, tels que, la surface du terrain pour la construction du réservoir de glace, la durée des périodes de la fonte de la glace et certaines autres variables physiques qui y sont liées. L’analyse des résultats et une étude économique, considérant la différence du coût d’investissement initial et les économies d’énergie potentielles des scénarios choisis par rapport à un système traditionnel de climatisation, démontrent que, même si la recherche est encore nécessaire sur de multiples améliorations dans la conception des scénarios et si son application est limitée par plusieurs facteurs macro-économiques, cette méthode de stockage saisonnier de glace est une option attrayante en termes d'efficacité énergétique. Il peut constituer un moyen technique et écologique d’obtenir des économies d’énergie.

Date	14 août 2012
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis Lamarche (Directeur(-trice)) & Stanislaw Kajl (Codirecteur(-trice))