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De nos jours la production de froid à température modérée est largement dominée par les machines à compression de vapeur utilisant des fluides de travail impactant le réchauffement climatique. Les machines Stirling, déjà utilisées en cryogénie, pourraient être une alternative pour cette application dans le domaine frigorifique. Dans ce but, nous travaillons sur une machine Stirling de type Beta. Nous avons modélisé cette machine à l'aide d'un modèle monodimensionnel développé dans le logiciel SAGE. Les composants du modèle sont un piston, un déplaceur, un échangeur chaud, un échangeur froid, un régénérateur, ainsi que les volumes de compression, détente et volume de rebond. Les différents composants sont reliés par des débits de gaz de travail et des flux thermiques. Pour le gaz de travail, les équations résolues dans le modèle sont les équations de conservation de la masse, de la quantité mouvement et de l'énergie ainsi que l'équation d'état du gaz. Le régime est harmonique. Des corrélations empiriques sont utilisées pour déterminer les coefficients d'échange thermique et de pertes de charge. Le modèle a été validé grâce aux résultats expérimentaux obtenus à l'aide du prototype FEMTO-60 développé au laboratoire. Il s'agit d'une machine de type Beta, de puissance frigorique de l'ordre de 450 W à 5$^{\circ}$C fonctionnant à l'azote comme gaz de travail, sous une pression de 15 à 20 bar, à une fréquence de rotation de 5 à 13 Hz. Le diamètre du piston est de 60 mm, le volume balayé est de 120 c\si{\cubic m}. Le régénérateur est constitué de grilles métalliques. Une analyse de sensibilité a ensuite été conduite en faisant varier les paramètres opérationnels et les paramètres géométriques de la machine. Pour les paramètres opérationnels, les effets du changement de gaz de travail, de pression, de fréquence de rotation ont été évalués. Pour les paramètres géométriques, les effets de la longueur du régénérateur, de sa porosité, des diamètres du piston et du déplaceur ainsi que le nombre et longueur des canaux des échangeurs ont été évalués. Grâce aux résultats de cette étude, une nouvelle conception de machine a été proposée sur le plan théorique. Elle permet d'augmenter la valeur de la puissance froide produite et du COP.

Afin de limiter la consommation d'énergie carbonée et les émissions de gaz à effet de serre liées au secteur du bâtiment, les systèmes solaires passifs apparaissent comme une alternative intéressante pour répondre aux besoins de chauffage, de ventilation et de climatisation en permettant d'économiser jusqu'à 30 \% d'énergie consommée. Une des techniques passives les plus performantes réside dans l'utilisation de murs Trombe. Leur intégration au bâtiment permet de valoriser le rayonnement solaire en associant deux phénomènes physiques : l'effet de serre à travers un vitrage et l'inertie thermique du mur. Cette technique, qui a fait ses preuves en saison hivernale en permettant d'économiser jusqu'à 30 \% d'énergie consommée, présente des inconvénients en été du fait de la surchauffe qu'elle peut engendrer en captant un maximum d'énergie solaire. Ce travail porte sur l'étude expérimentale d'un mur Trombe et de son comportement thermique. Pour les besoins de cette étude, une maquette à échelle réduite a été réalisée et installée au sein de notre laboratoire. Elle représente un mur Trombe de type classique intégrant un local de dimensions 1,97 x 1,908 x 1,867 \si{\cubic m}. Le mur Trombe est composé de l'extérieur vers l'intérieur d'un vitrage (8 mm d'épaisseur) séparé d'une paroi stockeuse opaque par une lame d'air ventilée d'épaisseur réglable et fixée dans le cadre de cette étude à 19 cm, ce qui correspond au dixième de la hauteur du mur. Afin de favoriser les échanges thermiques convectifs, des ouïes sont installées en parties haute et basse de la paroi stockeuse. La maquette est construite en ossature bois isolée en polystyrène et la paroi stockeuse est en béton cellulaire d'épaisseur 20 cm peint en noir. L'éclairement du mur est simulé par une source de lumière artificielle permettant de de contrôler l'ensoleillement et dont le spectre lumineux se rapproche de celui de la lumière solaire. La maquette est instrumentée afin de suivre les évolutions de température, flux thermique, humidité et vitesse dans différentes zones du système. Au total, 68 thermocouples, 16 fluxmètres, 9 hygromètres et 2 anémomètres sont implantés sur la maquette et reliés à un système d'acquisition de données. Les premiers résultats expérimentaux obtenus permettent une description du comportement thermo-aéraulique du système mur Trombe et une analyse de ses performances thermiques à travers plusieurs paramètres décrivant les aspects thermo-aérauliques locaux et l'efficacité thermique du système. Les données expérimentales recueillies doivent également permettre la validation d'un modèle CFD du système mur Trombe.

29ème congrès français de thermique, BELFORT, FRANCE, 01-/06/2021 - 03/06/2021; Détermination expérimentale du coefficient de frottement et du coefficient d'échange d'un circuit de refroidissement liquide en fonction de différentes fréquences d'alternance du fluide pour le développement d'un système optimisé de démarrage à froid d'un véhicule comportant une pile à combustible.

Colloque avec actes et comité de lecture. Internationale.; International audience; L'article décrit une modélisation de machine Stirling double effet à pistons libres pour une application de micro-cogénération. Cette machine consiste en deux échangeurs chauds, deux déplaceurs et un unique piston de travail. Le modèle est obtenu en écrivant la loi fondamentale de la dynamique pour les mouvements des pistons et des déplaceurs et en supposant que les volumes de la machine sont isothermes. Un système de trois équations différentielles couplées est obtenu. Ce système est analogue à un système masses-ressorts non linéaire. Les résultats du modèle sont analysés sur un point de fonctionnement puis une étude de stabilité est effectuée sur une plus large gamme de puissance. La stabilité de la machine est analysée à l'aide des valeurs propres de la matrice d'état représentant ce système.

National audience; Dans le cadre de l’ANR CETI (Chaudière Electro thermique Intégrée), le laboratoire FEMTO-ST et plus particulièrement le département ENERGIE est partenaire du laboratoire SATIE pour le développement d’une modélisation de micro-cogénérateur. Les machines choisies sont une machine Stirling à pistons libres pour la partie thermique et une machine asynchrone linéaire tubulaire pour la machine électrique. L’article présente des premiers résultats de la modélisation couplée thermique-électrique du cogénérateur.

National audience; L'article décrit une modélisation de machine Stirling à pistons libres pour une application de micro-cogénération domestique. Le modèle mécanique ainsi que le calcul des pertes sont détaillés. Les résultats du modèle sont comparés avec les résultats théoriques d'autres auteurs et avec les résultats expérimentaux obtenus sur la machine RE1000 par la NASA. L'analyse montre une bonne correspondance sur les aspects mécaniques de la machine (fréquence) mais une sous-estimation des pertes par le modèle.

National audience; L'article décrit une modélisation de machine Stirling à pistons libres pour une application de micro-cogénération domestique. Le modèle ainsi qu'un dimensionnement de machine pour cette application sont exposés. La stabilité de la machine vis-à-vis de variations de charge est étudiée par l'analyse des valeurs propres de la matrice issue de l'équation d'état ainsi que par la méthode des plans de phase. L'influence des frottements mécaniques secs est également étudiée.

International audience