Bei einem thermischen Energieversorgungssystem, insbesondere einer Warmwasserheizungsanlage, spielen die in Wärmeträgermedium (Wasser) gelösten Gase (Sauerstoff und Stickstoff) für einen einwandfreien Betreib eine große Rolle, weil einerseits der im Wasser gelöste Sauerstoff zu einer Korrosionsreaktion an metallischen Anlagenbauteilen führt, was wiederum eine Reihe von negativen Konsequenzen, wie Verschleiß der Bauteile, Verstopfung der Rohrleitungen oder Durchrostung, hat. Andererseits kann der im Wasser gelöste Stickstoff aufgrund seiner reaktionsträgen Eigenschaft zu einer Gasblasenbildung führen, die wiederum eine Zirkulationsstörung im Wasserkreislauf bzw. eine Beeinträchtigung der Wärmeversorgung der Heizkörper bewirkt. Die Folgen dieser Systemstörungen sind hohe Wartungs- und Reparaturkosten sowie Reklamationen bei Planern, Anlagenherstellern und Kunden. Erkennt man die Ursachen für das Vorhandensein der Gase in der Heizungsanlage, so können Gegenmaßnahmen rechtzeitig ergriffen werden. Dadurch kann das Problem zum Teil behoben oder zumindest das Schadensausmaß begrenzt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, das Gasproblem aufgrund der Gaspermeation in Heizungsanlagen quantitativ zu beurteilen und anschließend anhand der daraus gewonnenen Erkenntnisse mögliche Lösungsansätze zur Reduzierung bzw. Beseitigung des Gasproblems vorzuschlagen.

Cette thèse a été effectuée sous le couvert d’une convention CIFRE issue d’une collaboration entre la Société Cryantal (Lognes, France) et les laboratoires universitaires C3S (EA 4660) et MOVE (EA 6314) de Franche-Comté et de Poitiers. Elle a été articulée autour du développement d’une nouvelle technologie de chambre de Cryothérapie Corps Entier (CCE). Le travail mené au cours de ces quatre années a eu pour objectifs : 1) L’identification des besoins technologiques et méthodologiques à partir d’études conduites sur le terrain et de l’analyse de la littérature scientifique ; 2) Le développement d’un prototype de chambre CCE à partir des besoins identifiés ; 3) La validation technologique du prototype en vue de son industrialisation ; 4) D’apporter des perspectives d’évolutions futures pour le développement du prototype afin qu’il devienne une chambre CEE commercialisable. Afin de répondre à ces objectifs, la thèse a été divisée en deux parties distinctes.La première partie met en évidence les applications pratiques et les besoins technologiques afin d’identifier les limites et avantages des différentes méthodes et techniques utilisées en vue du développement d’un nouveau prototype de chambre CCE. Les études conduites sur le terrain dans les conditions réelles de compétition ont montré que la CCE n’était pas vécue comme une contrainte importante par les athlètes et qu’elle leur permettait d’améliorer la qualité de leur sommeil perçu. Nous avons également montré que des individus avec un indice de masse corporel moins élevé supportaient moins bien les expositions au froid extrême en cabine comparé à ceux possédant un indice de masse corporel plus important. La revue de littérature scientifique a mis en évidence le manque crucial de données valides concernant les températures d’exposition dans les chambres et cabines. Elle pointe également pour la première fois, l’ensemble des protocoles d’expositions utilisés à ce jour dans les domaines d’applications relatifs aux pathologies traumatiques et de récupération physique. Elle crée le lien indispensable entre les différents domaines d’utilisation de la CCE et les différentes technologies utilisées.La seconde partie expose l’ensemble du développement technologique du prototype de la nouvelle chambre CCE, sa validation et son optimisation pour pouvoir prétendre à sa commercialisation. Elle comporte une étude scientifique de validation technologique du prototype de chambre de CCE basé sur la variation de la température cutanée des individus exposés. Les résultats ont montré que les variations de température cutanée engendrées par l’exposition avec la nouvelle technologie étaient similaires aux variations rapportées avec les autres technologies existantes. Les mesures préliminaires réalisées sur le prototype ont permis d’apporter des perspectives d’évolutions futures en vue de la commercialisation de la chambre. / This thesis has been completed as part of a CIFRE agreement between the research and development department of the Cryantal Company (Lognes, France) and the C3S (EA4660) and MOVE (EA6314) laboratories from the Universities of Franche-Comté and Poitiers. The aim of the thesis was the development of a new technology of whole-body Cryotherapy (WBC) chamber. The various studies that we conducted centred on : – the identification of technological and methodological requirements from field studies and the analysis of scientific literature; – the development of a WBC chamber prototype according to the identified requirements; – the technological validation of the prototype to its industrialization; and – the evolution of the prototype toward a marketable version. The thesis was divided into two parts. The first part highlights the practical applications and the technological requirements to identify the limits and the advantages of the existing methodologies and technologies in order to develop a new WBC chamber device. Studies performed in the field during competitions showed that WBC is well tolerated by athletes and can be used during heavy competition periods and/or during training periods. We also demonstrated that female athletes with lower body-mass indexes seem to be much more sensitive to cold than female athletes with higher body-mass indexes. The literature review reported a lack of data concerning the actual temperature inside the WBC chamber and cabin. The lack of methodological information for the exposure protocol was also pointed out. It creates the link between the field of application of the WBC and the different technology used. The second part presents the technological development of the new WBC chamber prototype, its validation, and its optimisation in order to be commercialized. This part includes a validation study of the prototype based on the effects of a 3-minute exposure on the skin temperature decrease of exposed individuals. The results showed a similar decrease to those observed with other WBC existing technologies. This is certainly due to the homogeneity of the temperature of exposure and the new technology developed. Preliminary measurements of the prototype allowed for the prospect of the commercialization of this new WBC chamber.