Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2017-06-16T10:22:50Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1008850 bytes, checksum: 2449c3ac92745b3cb932d4ea5dddd28b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T10:22:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1008850 bytes, checksum: 2449c3ac92745b3cb932d4ea5dddd28b (MD5) Previous issue date: 2007-08-30 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Different forms of air treatment are used for food drying. It is the purpose of this work to describe both the implementation and instrumentation of a system of heat pump for dehumidifying and heating up the drying air under temperatures higher than room temperature but lower that those employed in resistance dryers promoting, in this way, better product quality. Our pump system consists of an evaporator, a condenser, a thermal expansion valve, and a fan. The heat pump makes use of the energy dissipated by both the condenser and the compressor to heat up the air dehumidified by the evaporator. Our device has been better characterized by its effectiveness in heating up the air as well as by its efficient, drying capacity. Sensors were installed at both the inlet and outlet of the device in order to control relative humidity, dry bulb temperature and velocity. Tests were accomplished to verify airflow velocity at 6,1 m/s and 5,7 m/s. For each case, measurements were taken every 15 min, with entering air parameters under atmospheric pressure with temperatures ranging from 27 and 32 ºC, and relative humidity ranging from 68 to 80%. Analyses of the same parameters were carried out at both the heat pump outlet and along the cooling cycle. An energy-exergetic analysis of the heat pump was completed. Simulations were made with the help of computer programs on EES (Engineering Equation Solver) platforms.For these simulations, the programs were developed based on the following: Law of Mass Conservation, and the First and Second Laws of Thermodynamics. It was then possible to put forward some suggestions for improving the drying process and its instrumentation. / Diversos tipos de tratamentos do ar têm sido utilizados para secagem de produtos alimentícios. Este trabalho, tem como objetivo a montagem e instrumentação de um sistema de bomba de calor para desumidificação e aquecimento do ar de secagem utilizando temperaturas maiores que a ambiente, porém menores que os secadores resistivos, o que favorece um produto com qualidade melhor. O sistema de bomba de calor consiste de um evaporador, um condensador, um compressor, uma válvula de expansão e um ventilador. A bomba de calor aproveita a energia dissipada pelo condensador e compressor para aquecer o ar desumidificado pelo evaporador. O aparato foi caracterizado pela verificação da capacidade de aquecimento do ar e sua eficiência para secagem. Foram instalados na entrada e na saída do equipamento, sensores de umidade relativa, de temperatura de bulbo seco e de velocidade. Os testes foram realizados para velocidades do fluxo de ar de 6,1 m/s e 5,7 m/s. Para cada caso, foram realizadas medições a cada 15 min, com parâmetros de entrada do ar na pressão atmosférica, temperatura entre 27 e 32 ºC e umidade relativa entre 68 e 80 %, e verificação dos mesmos parâmetros na saída da bomba de calor, como também do ciclo de refrigeração. Foi realizada uma análise energética e exergética da bomba de calor. As simulações foram feitas através de programas computacionais na plataforma EES (Engineering Equation Solver). Para estas simulações, foram desenvolvidos os programas baseados na Lei da Conservação da Massa, da Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica e com os resultados encontrados são feitas sugestões para melhoria do processo e instrumentação deste.

abstract: Due to the lack of understanding of soil thermal behavior, rules-of-thumb and generalized procedures are typically used to guide building professionals in the design of ground coupled heat pump systems. This is especially true when sizing the ground heat exchanger (GHE) loop. Unfortunately, these generalized procedures often encourage building engineers to adopt a conservative design approach resulting in the gross over-sizing of the GHE, thus drastically increasing their installation cost. This conservative design approach is particularly prevalent for buildings located in hot and arid climates, where the soils are often granular and where the water table tends to exist deep below the soil surface. These adverse soil conditions reduce the heat dissipation efficiency of the GHE and have hindered the adoption of ground coupled heat pump systems in such climates. During cooling mode operation, heat is extracted from the building and rejected into the ground via the GHE. Prolonged heat dissipation into the ground can result in a coupled flow of both heat and moisture, causing the moisture to migrate away from the GHE piping. This coupled flow phenomenon causes the soil near the GHE to dry out and results in the degradation of the GHE heat dissipation capacity. Although relatively simple techniques of backfilling the GHE have been used in practice to mitigate such coupled effects, methods of improving the thermal behavior of the backfill region around the GHE, especially in horizontal systems, have not been extensively studied. This thesis presents an experimental study of heat dissipation from a horizontal GHE, buried in two backfill materials: (1) dry sand, and (2) wax-sand composite mixture. The HYDRUS software was then used to numerically model the temperature profiles associated with the aforementioned backfill conditions, and the influence of the contact resistance at the GHE-backfill interface was studied. The modeling strategy developed in HYDRUS was proven to be adequate in predicting the thermal performance of GHE buried in dry sand. However, when predicting the GHE heat dissipation in the wax-sand backfill, significant discrepancies between model prediction and experimental results still exist even after calibrating the model by including a term for the contact resistance. Overall, the thermal properties of the backfill were determined to be a key determinant of the GHE heat dissipation capacity. In particular, the wax-sand backfill was estimated to dissipate 50-60% more heat than dry sand backfill. / Dissertation/Thesis / M.S. Design 2012

Nowadays, reducing energy usage as well as reducing environmental impacts due to energy efficiency measurements is very common in the industrial sector. The objective of these measurements is to achieve better sustainable energy systems. Sandvik Materials Technology (SMT) AB, one of the business areas of the enterprise Sandvik AB, is not an exception in that field. The aim of this thesis project is to analyze how to use waste energy from the cooling of a steel plant for an internal district heating (DH) system within the industrial area of SMT AB located in Sandviken, Sweden. In order to reduce the energy use, the economic cost and the environmental impacts within the industrial area. In order to achieve the aim has been studied the heat pump devices as the system to transfer the waste heat from the cooling of the steel plant to the DH system. Therefore, after the introduction to the project (part 1: Introduction) and the explanation of the aim (part 2: Aim, methodology and delimitations), the basics of the heat pumps are studied and explained (part 3: Heat pumps theoretical study). After that, the knowledge acquired in part 3 is applied to define and calculate the heat pump system which fulfill the required objectives achieving the greatest energy, economical and environmental impacts reductions (part 4: Heat pump practical study). The achieved results show that there is a great opportunity to reduce the energy use within the industrial area (until 45300 MWh per year), the economical cost (until 2 millions euros per year) and the 2 CO emissions (until 2.3 millions of 2 CO kg per year1). Therefore, the conclusion is that it must be taken into account to build the heat pump system and also that the effort of finding possible energy efficiency measurements within the industrial sector must be one priority for all the industrial companies, not only because the possible potential economical reductions, but also because of the potential environmental impacts reductions.

Orientador: Vivaldo Silveira Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T01:57:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Queiroz_LorenaAiresLombardi_M.pdf: 3856550 bytes, checksum: 772ac0e513c805ef7e7a144496ffab9a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O processo mais simples para que a água alcance pureza adequada é a destilação convencional, porém este método tem como inconvenientes seu alto gasto com energia elétrica e seu elevado consumo de água. Buscando alternativas para produzir água purificada com economia de energia elétrica e água de resfriamento, mas com produção quanto à pureza equivalente ao convencional, surge a possibilidade da elaboração de um sistema de purificação de água pela desumidificação do ar com o auxílio de uma bomba de calor. O equipamento projetado para a purificação de água opera segundo um ciclo termodinâmico de refrigeração e é composto por duas partes: uma bomba de calor por compressão de vapor, do tipo ar-ar acoplada em um duto de ar, e uma câmara, onde ocorre a umidificação do ar, com ar recirculado. Foram testados, ainda, dois tipos de umidificadores, com recheio de vidro e um nebulizador A água produzida pode ser considerada purificada já que apresentou valores de condutividade elétrica entre 4 e 5 µS/cm. A bomba de calor apresentou um melhor desempenho quando foi utilizado o nebulizador, já que os COP obtidos foram maiores do que os obtidos nos ensaios com recheio de vidro, referente à umidificação adiabática / Abstract: The simplest process for water to reach adequate purity is the conventional distillation, however this method has drawbacks such as their high expense with electric energy and their high water consumption. Searching alternatives to produce purified water with saving energy and water cooling, but with production as purity as conventional, there is the possibility of developing a system for purifying water by dehumidification the air with a heat pump. The equipment designed for water purification operates on a thermodynamic cycle of cooling and is composed of two parts: a heat pump vapor compression, the type air-air coupled into an air duct, and a chamber where it occurs humidifying the air, with recirculated air. Were tested also two types of humidifiers, with filling of glass and a sprayer. The water produced can be considered as purified, since it showed electrical conductivity values between 4 and 5 ms / cm. The heat pump showed a better performance when the spray was used, since the COP obtained were higher than those obtained in tests with a filling of glass on the adiabatic humidification / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: José Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T20:30:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_MaxMauroLozerdos_M.pdf: 8423703 bytes, checksum: 5b452213e84aa4386f6d9f3291cae840 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho foi realizado um conjunto de simulações numéricas de diferentes sistemas de bombas de calor em diferentes condições de funcionamento, para atender simultaneamente às demandas do ar condicionado e do consumo de água quente em edifício. Foram consideradas na proposta deste trabalho duas máquinas independentes, uma bomba de calor responsável pelo aquecimento e um ciclo de refrigeração para resfriamento da água. Além disso, foi investigado a possibilidade de empregar os efeitos de aquecimento e resfriamento de uma única bomba de calor padrão, duas bombas de calor em cascata e um sistema com dois estágios de compressão com separador de gás flash. Para estas alternativas fez-se necessária a complementação da energia térmica através de uma bomba de calor auxiliar para atender a demanda total de água quente e fria e os desempenhos dos sistemas de bombas de calor foram comparados através de uma análise energética. Um programa em ambiente MATLAB® foi desenvolvido e envolveu relações termodinâmicas e de transferência de calor para os sistemas de bombas de calor e sistema de distribuição de água quente e fria para o edifício, a fim de aproximar o funcionamento dos sistemas reais. Utilizaram-se ferramentas como o método de Substituição-Newton-Raphson, para a solução dos problemas em regime permanente, e que também foi utilizado juntamente com o método de Euler para resolução em condições variáveis ao longo de 24 horas. Os resultados confirmaram a viabilidade energética ao utilizar bombas de calor, podendo obter para o efeito de aquecimento de água uma economia de até 72% no consumo de energia elétrica, quando comparado ao chuveiro elétrico. Através dos resultados também foi possível observar que o sistema de bomba de calor com separador de gás flash desempenha sua função de forma mais eficiente, energeticamente, quando comparado ao sistema padrão e em cascata / Abstract: In this work it was realized a set of numerical simulations of different heat pump systems in different operation conditions to meet simultaneously the demands of air conditioning and hot water consumption in a building. It was considered in propose this work two independent machines, a heat pump responsible for heating and a refrigeration cycle responsible for cooling water. Moreover, it was explored the possibility to employ the both effects, heating and cooling, of a standard heat pump, two heat pumps in cascade and a system with two compression stages with a flash gas separator. For the last alternatives it was necessary complementary thermal energy through an auxiliary heat pump to meet the total demand of hot and cool water. The performance of the heat pump systems was compared through an energetic analysis. A program in MATLAB® was developed involving of thermodynamic and heat transfer relations for the heat pumps and water distribution systems in the building with purpose to approach the real system operation. Moreover, the method Substitution-Newton-Raphson was used to solve the problems in steady state and this method together with Euler method were used to solve in variable conditions throughout 24 hours of the day. The results confirmed the energetic feasibility using heat pump systems. These systems will be able to save up to 72% in energy consumption using heating effect comparing to an electric shower. Furthermore, the system with flash gas separator it works of more way energetically efficient than other systems as a standard and a cascade systems / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Wagner dos Santos Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:23:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_AntonioCarlosVentilii_M.pdf: 4469334 bytes, checksum: 2299acaf141905214f06a4d14b08495e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho é um estudo de previsão tecnológica para bombas de calor e sua sinergia com energias renováveis. A previsão da evolução das tecnologias é uma atividade relevante para indústria e governos. Existem diversas metodologias à disposição para realizar este tipo de estudo. O domínio dessas metodologias pode trazer ganhos à sociedade ou ser uma condição necessária para a perenidade de empresas. A segurança energética é um tema relevante que induz a procura por alternativas às energias não renováveis. O estudo buscou avaliar a tendência e o potencial de sinergia das energias renováveis nos equipamentos de condicionamento de ar para uso residencial num futuro probabilístico de 20 a 30 anos, analisando o potencial de entrada no mercado de tecnologias movidas a calor de fontes renováveis nas residências, assim como buscou avaliar possíveis mudanças nas configurações desses equipamentos. O trabalho consultou especialistas do mundo todo, identificando-os por clima. Os sistemas foram avaliados por partes, considerando as tecnologias movidas a calor em conjunto com o ciclo de compressão de vapor, assim como a importância do desempenho técnico e financeiro. A divisão dos sistemas por partes buscou realçar eventuais mudanças estruturais necessárias à introdução de uma nova tecnologia, enquanto a avaliação simultânea dos ciclos e dos desempenhos técnico e econômico teve como objetivo identificar os pesos relativos desses parâmetros. A segregação dos especialistas por clima buscou identificar a importância relativa do clima perante os demais fatores na adoção de uma determinada tecnologia. A metodologia Delphi foi utilizada para este estudo de previsão tecnológica, no qual foram aplicadas as seguintes condições de contorno: mercado residencial e ambiente sem mudanças significativas no sistema regulatório existente. A maioria dos especialistas identificou o ciclo de compressão de vapor com dissipação de calor diretamente para o ar como a tecnologia dominante no mercado residencial para o futuro de 20 a 30 anos. O ciclo de absorção apareceu como o segundo maior resultado para o futuro avaliado. Os resultados por clima não trouxeram diferenças significativas, o que pode indicar que a utilização de tecnologias globais ou as condições econômicas, políticas, sociais e tecnológicas do país possuem uma relevância maior que o seu clima. A comparação de tecnologias é realizada principalmente pelo fator econômico, pelos custos de investimento e operação, tudo somado a uma avaliação de desempenho ampla, como o fator de desempenho sazonal. A energia solar térmica para aquecimento de água aparece como um provável padrão para as novas construções. No aspecto de aplicação da tecnologia, observou-se que o uso de perguntas no formato matriz aumenta a complexidade do questionário para o participante e também a análise dos resultados. O uso de perguntas abertas e lista não fechada é um instrumento eficaz para receber as contribuições dos especialistas. O estudo foi encerrado na segunda rodada, pela estabilidade obtida nos resultados, assim como não foi observada divergência entre os especialistas que participaram das duas rodadas com os que participaram apenas da segunda / Abstract: The present work is a technological forecasting study for heat pumps and the possible synergy with renewable energy. The prediction of the technological development is a relevant activity for industry and governments. There are several methodologies available to perform this type of study. Mastery of these methodologies can bring gains to society or be a necessary condition for the survival of companies. Energy security is an important issue which induces the search for alternatives to non-renewable energy. The study sought to evaluate the trend and synergy potential of renewable energy in air conditioning equipment for residential use in a 20-30 year future assessing the potential market of renewable heat driven technologies in households, as well as changes in equipment design. Experts around the world were consulted and identified by climate. The systems were evaluated by parts, considering the heat driven technologies along with vapor compression cycle, as well as the importance of the technical and financial performance. The block approach aimed to highlight any structural changes necessary for the introduction of a new technology, while simultaneous evaluation of cycles and technical and economic performances was intended to identify the relative weights of these parameters. Segregation by climate experts sought to identify the relative importance of climate compared to other factors in the adoption of a particular technology. The Delphi methodology was used for this forecast. The boundary conditions were: residential market without significant changes in the existing regulatory system. Most experts identified the vapor compression cycle with heat rejection directly into the air as the dominant technology in the residential market for the 20-30 year future. The absorption cycle appeared as the second- largest measured results for this future. Results by weather brought no significant differences, which may indicate technologies will be applied worldwide and country specific economic political, social and technological environment stage may have a greater relevance than its climate. The comparison of technologies is carried out mainly by economic performance, investment costs and operation, and broad performance evaluation, such as seasonal performance factor. Solar water heating appears as a likely standard for new constructions. In the methodological side, the use of questions in matrix format increases the complexity to participants and also to the analysis. The use of open questions and lists are an effective instrument to receive contributions from experts. The study was terminated in the second round, as stability in the results was observed as well as no difference among experts who participated in both rounds with those who participated only in the second round / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Orientador: José Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T20:19:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CordovaLobaton_ObedAlexander_M.pdf: 3664265 bytes, checksum: 7d0e4dd270c0e374e1759964ae336178 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O trabalho apresenta metodologias computacionais de otimização e simulação para o desenvolvimento do projeto de um sistema de bomba de calor para aquecimento de água em prédios residenciais, especialmente para uso em banho na região de Campinas. O sistema bomba de calor foi simulado focando o estudo nos trocadores de calor (evaporador e condensador). Cada componente foi otimizado mediante uma análise térmica e econômica que permitiu reduzir custos de investimento e de operação através do desenho e dimensionamento de cada trocador; todo foi feito através de um algoritmo de otimização usando o método de SQP (Programação Quadrática Sequencial) e auxiliado pela função fmincon do ambiente MatLab® Uma vez selecionado o melhor conjunto de elementos de cada trocador de calor, o projeto ótimo foi simulado a diferentes condições de operação através do Método de Substituição-Newton- Raphson. Os resultados obtidos reafirmam que as bombas de calor permitem uma grande economia de energia quando comparados com outros tipos de aquecimento de água, especialmente, o chuveiro elétrico / Abstract: This work presents computational methodologies, of optimization and simulation for design of a heat pump system, for heating water in residential buildings, especially for domestic shower use, in the region of Campinas. The heat pump system was simulated focusing the study on the heat exchangers (evaporator and condenser). Each component was optimized by thermal and economic analysis, by which the design and size of each exchanger where sought so as to reduce investment and operating costs, through an optimization algorithm, using the SQP method (Sequential Quadratic Programming) and assisted by the function fmincon from MatLab. Then, after the best set of elements selection of each heat exchanger, the resulting design was simulated under different operating conditions by the Substitution-Newton-Raphson method. The results confirm that the heat pumps provide significant energy savings when compared with other types of water heating, especially the electric shower / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: José Ricardo Figueiredo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T13:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernandes_BrunoGimenez_M.pdf: 2463368 bytes, checksum: 7a65b802c5c28920eb9aaf7dd78e4ec9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo do presente trabalho está na otimização econômica de um sistema com bomba de calor utilizado no aquecimento de água para banho em um edifício com reservatório térmico, para armazenamento de água quente. A otimização da bomba de calor envolve relações termodinâmicas, econômicas, de transferência de calor e mecânica dos fluidos, com o objetivo de obter o menor custo de aquecimento equivalente (CEA) da bomba de calor e do sistema. Dando continuidade a outros trabalhos já realizados na Unicamp, destacam-se neste trabalho a inclusão de perdas de carga na bomba de calor, maiores limites das variáveis não lineares a serem otimizadas, relações de transferência de calor mais realistas e a simulação do reservatório térmico de água, obtendo um volume compatível com a demanda do edifício e a eficiência da bomba de calor, durante sua utilização. No projeto preliminar, é utilizado o método de Substituição - Newton Raphson, obtendo as áreas iniciais de transferência de calor dos trocadores de calor (evaporador e condensador), o coeficiente de desempenho (COP), vazão do fluido refrigerante R- 134a (utilizado na bomba de calor), a potência do compressor, entre outros. No projeto otimizado, os valores obtidos na simulação anterior são considerados como estimativas iniciais no processo de otimização. Nesse processo o algoritmo de otimização escolhido é a Programação Quadrática Sequencial (SQP), disponível na função fmincon do MatLab'MARCA REGISTRADA'. Nas simulações do reservatório térmico, a estimativa de volume foi de 3 a 30 m3, obtendo a variação da temperatura para cada um dos volumes, é avaliado o menor trabalho médio do compressor da bomba de calor, com a variação de cada temperatura do reservatório, para que possa ser escolhido um volume adequado. Na finalização do projeto, são obtidos os melhores valores das áreas de troca de calor do evaporador e condensador, valor mínimo do CEA (função objetivo em questão) e volume do reservatório térmico, conforme condições de perdas de calor do sistema (reservatório e tubulação) e trabalhos de entrada, necessários em seu funcionamento / Abstract: The purpose of this work is the economic optimization of a system with heat pump used to heat water for bathing in a building with a thermal reservoir for hot water storage. Optimization of heat pump involves thermodynamic relations, economics, heat transfer and fluid mechanics, in order to obtain the lowest cost of heating equivalent (CEA) and heat pump system. Continuing to other work already done at Unicamp, stands out in this work to include pressure losses in the heat pump, higher limits of non-linear variables to be optimized, relations of heat transfer and more realistic simulation of the thermal reservoir water obtaining a volume compatible with the demand of the building and the efficiency of the heat pump during its use. In the preliminary design, the method is used Substiution - Newton Raphson, getting the initial areas of heat transfer of heat exchangers (evaporator and condenser), the coefficient of performance (COP), flow of refrigerant R-134a (used in Heat pump), the compressor power, among others. In the optimized design, the values obtained in previous simulation as initial estimates are considered in the optimization process. In this case the optimization algorithm chosen is the Sequential Quadratic Programming (SQP), available in the MatLab'TRADE MARK' function fmincon. In simulations of the thermal reservoir, the estimated volume was 3 to 30 m3, resulting temperature variation for each of the volumes is the lowest rated working medium of the heat pump compressor, with the temperature variation in each reservoir, can be chosen so that a suitable volume. At project completion, the best values are obtained from the areas of heat transfer from the evaporator and condenser, the minimum value of CEA (objective function in question) and the thermal reservoir volume, as conditions of heat losses from the system (tank and piping) and work input required for its operation / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Les contextes énergétique et environnemental actuels rendent nécessaire la réduction de la consommation en énergie primaire des secteurs énergivores tels que le secteur du bâtiment. Pour y parvenir, plusieurs études se sont penchées sur la réduction des besoins de chauffage et de climatisation. Mais un autre potentiel d'amélioration réside dans l'étude de la qualité de l'énergie employée pour répondre à ces besoins. En effet, le contenu exergétique des besoins du bâtiment étant faible, il est possible de réduire le contenu exergétique de l'énergie consommée par les systèmes assurant ces besoins. Cette réduction permet de baisser la consommation en énergie primaire.Dans cette optique, une étude des interactions thermiques possibles entre un capteur PV et une pompe à chaleur a été menée. Elle vise la valorisation de l'énergie thermique à faible contenu exergétique dissipée par les panneaux photovoltaïques. Des modèles aérothermique coté PV et semi-physique du système thermodynamique de la pompe à chaleur on été développés. Cette modélisation a permis la conception d'un système global composé d'un capteur PV-T hybride, d'une pompe à chaleur et d'un ballon de stockage. Son interaction est gérée en dynamique avec un modèle de bâtiment basse consommation via un outil de simulation thermique du bâtiment. Une étude énergétique et exergétique a permis d'évaluer le potentiel de ce système en le comparant avec des systèmes classiques. Un banc d'essai dédié à la validation du modèle de la pompe à chaleur a été réalisé. Une maison basse consommation a été construite. Le système conçu y a été installé et instrumentalisé. Les données recueillies ont permis une validation expérimentale du modèle global. / The energetic consumption of high consuming sectors such as the building sector should be reduced due to the actual environmental context. Many studies studied the reduction of heating and cooling capacities. But amelioration can be done when studying the exergy used. In fact, the exergetic content of energetic building demand is low. Then, it is possible to reduce the exergetic content of energetic systems used to match this demand. In this optic, a study of the possible thermal interaction between a PV system and a heat pump is lead. It aims to promote the thermal energy with a low exergetic content produced by the PV system. Aerothermal model for PV system and semi empirical model for heat pump system are used. Models help in the conception of a global system including a hybrid photovoltaic thermal PV system, a heat pump, and a storage device. A dynamic building model is used. Energetic and exergetic study allowed evaluating the potential of such a system. An experimental bench is used to validate the heat pump model. Experimental data coming from an experimental building are used to validate the global model results.

Le projet porte sur le développement d'une pompe à chaleur magnétocalorique pour l'entreprise NextPAC. Une étude a été réalisée sur les transferts thermiques se déroulant dans le régénérateur de la pompe. Cette étude a permis de développer un modèle numérique permettant de simuler les échanges thermiques au sein du régénérateur et de développer un démonstrateur afin de pouvoir réaliser des mesures thermiques sur un matériau magnétocalorique échangeant avec un fluide caloporteur en écoulement alterné. De plus, une étude critique et approfondie a été réalisée sur le premier prototype de NextPAC afin d'évaluer son bon fonctionnement. De nombreuses propositions d'amélioration ont été proposées pour la réalisation d'un second prototype. / The project involves the development of a magnetocaloric heat pump for the NextPAC company. A study has been realized on the thermal transfers in the pump's regenerator. This study allowed us to develop a digital model that simulates the thermal exchanges in the regeneratot and to develop a demonstrator in order to collect thermal measurements of a magnetocaloric material. This last exchanges heat transfers with an oscillating fluid flow. Moreover, a study on a first industrial prototype hads been carry out in order to check and to show improvements that have to be carry out fo a second planned prototype.