Les besoins énergétiques du monde entier augmentent de plus en plus et parmi les sources en énergie renouvelable, l'énergie solaire connaît actuellement un très fort développement. Une des voies en énergie solaire est la filière utilisant des panneaux solaires hybrides qui produisent à la fois de l'électricité et de la chaleur. Le marché des capteurs hybrides en présence ou non de concentrateur et leurs caractéristiques sont présentés. Dans la thèse, on a étudié un capteur hybride associé avec un concentrateur holographique du rayonnement solaire. Ce concentrateur permet de séparer la partie visible utilisée par les cellules photovoltaïques de celle infrarouge, absorbée par l'échangeur thermique. Les différents éléments du capteur et leur fonctionnement sont décrits. Les caractéristiques du capteur et son efficacité dépendent des paramètres optiques et thermiques de ses éléments. Ces paramètres (facteurs de transmission, de réflexion, d'absorption, émissivité) ont été déterminés expérimentalement (CERTES IUT Sénart, CEMHTI Orléans, Université Blaise Pascal Clermont-Ferrand). Les résultats obtenus ont été utilisés dans une modélisation stationnaire et monodimensionnelle des échanges thermiques pour deux configurations différents (avec deux plaques en polycarbonate et avec une plaque en polycarbonate et une lame d'air). La modélisation introduit les effets radiatifs, conductifs et l'absorption du rayonnement en volume. Les profils thermiques et les rendements électriques et thermiques obtenus montrent l'efficacité d'un capteur solaire hybride avec concentrateur holographique. / The energy requirements worldwide are increasing more and among renewable energy sources, solar energy is exhibiting a very strong growth. Solar hybrid panels that produce both electricity and heat is currently a very promising way. The market for hybrid solar panel with and without concentrator and their characteristics are presented. In the thesis, a hybrid solar panel associated with a holographic concentrator solar radiation is studied. This concentrator separates the visible range used in the photovoltaic cells of the infrared range absorbed by the heat exchanger. The elements of the panel are described. The sensor characteristics and effectiveness depend on the optical and thermal parameters of its elements. These parameters (transmission factors, reflection, absorption, emissivity) were determined experimentally (CERTES IUT Sénart, CEMHTI Orleans, University Blaise Pascal Clermont-Ferrand). The results were obtained in a stationary and dimensional modelling heat exchanges for two different configurations (with two polycarbonate plates with a polycarbonate plate and an air). The model introduces radiative effects, conduction and radiation absorption by volume. The thermal profiles, and electrical and thermal efficiencies obtained show the effectiveness of a hybrid solar collector with holographic concentrator.

Ce travail de thèse vise à comprendre et analyser les échanges thermiques qui ont lieu entre un bâtiment et son environnement en présence de parois végétalisées « intensives ». Nous présentons dans ce manuscrit, une démarche numérique et expérimentale sur l’évaluation de l’incidence thermique de ces Murs Végétalisés (MV). Une plateforme constituée de trois prototypes identiques (3 mini-laboratoires thermiques) sous conditions climatiques réelles a été conçue et instrumentée. Dans un premier temps, deux écrans permettant une variation rapide et graduelle des taux de couvertures de 10 à 100% ont été ajoutés devant les prototypes. Ainsi, plusieurs séries de mesures ont été effectuées et des réductions significatives au niveau des températures et des flux de chaleur ont été enregistrées et interprétées. Cette démarche expérimentale avait pour premier objectif de mettre en oeuvre une occultation artificielle et donc maîtrisée. Un premier modèle a été développé sur la base de l’écriture des équations de bilan des échanges thermiques entre la paroi à occultation variable et son environnement climatique. Ce modèle confronté aux résultats fournis par l’expérimentation apermis de valider les approches théoriques au niveau des transferts radiatifs et convectifs. Dans un deuxième temps, le premier modèle qui a été développé dans ce travail a été adapté au cas d’une occultation « réelle » par de la végétation (lierre ou vigne vierge) puis validé expérimentalement. Il a été finalement implémenté dans un code de simulation thermique dynamique de bâtiment (TRNSYS), et ainsi l’incidence thermique des murs végétalisés simples (intensifs) a pu être évaluée à l’échelle réelle d’un bâtiment. Les résultats de simulations pour un climat tempéré montrent que la présence des plantes à feuilles persistantes a un impact négatif sur la demande énergétique hivernale. A l’inverse, en période estivale, les résultats montrent que les murs végétalisés ont un intérêt au niveau de la limitation des surchauffes. Leur présence réduit alors notablement la consommation énergétique nécessaire pour « climatiser » le bâtiment et améliore ainsi le confort thermique intérieur. / This PhD thesis aims to understand and analyse the heat exchanges that occur between a building and its environment in the presence of intensive vegetated walls. In this manuscript, a numerical and experimental approach to evaluate the thermal impact of green walls is presented. A platform composed of three identical prototypes (3 thermal mini-laboratories) under real weather conditions has been designed and instrumented. As a first step, two screens permitting a rapid and gradual variation of coverage rate from 10 to 100% were added to the prototypes. Thus, several series of measurements were performed and significant reductions in temperature and heat flow were recorded and interpreted. The primary objective of this experimental approach was to implement an artificial shading and thus controlled. A first model was developed based on the writing of heat exchanges energy balance equations between the wall with variable coverage rate and its climatic environment. This model confronted to the experimental results allowed the validation of the theoreticalapproaches at the level of radiative and convective heat transfer. Secondly, the first model that was developed in this work has been adapted to the case of a "real" occultation by vegetation (Ivy or Virginia creeper) then validated experimentally.It was finally implemented in a dynamic thermal simulation code (TRNSYS), and thus the thermal impact of green walls were evaluated at the real scale of a building. Simulation results in a temperate climate show that the presence of evergreen plants has a negative impact on winter energy demand. Conversely, in summer, the results show that green walls have an interest in limiting overheating. Their presence significantly reduces energy consumption needed to cool the building and improves the indoor thermal comfort.

La micro-cogénération, production simultanée d’électricité et de chaleur à échelle domestique, se développe actuellement en Europe du fait notamment de son intérêt en termes d’économie d’énergie primaire. L’utilisation d’un combustible biomasse dans un système de micro-cogénération contribue à augmenter la part d’énergie renouvelable dans le mix énergétique. L’objet de ce travail est le développement d’un banc d’essai d’une unité de micro-cogénération biomasse composée d’une chaudière à pellets, d’un moteur à air chaud de type Ericsson (décomposé en une partie compression et une partie détente) et d’un échangeur gaz brûlés-air pressurisé inséré dans la chaudière. Des modèles de chacun de ces composants ont été établis pour caractériser leur fonctionnement sur la plage de réglage des paramètres influents et pour dimensionner l’unité prototype. Deux modèles du moteur Ericsson, en régime permanent et en régime dynamique, ont été mis en place. Ils ont montré l’influence prépondérante sur les performances du moteur des conditions de température et pression de l’air en entrée de détente et des réglages des instants de fermeture des soupapes. L’effet de la prise en compte des pertes dynamiques (pertes de charge, pertes thermiques à la paroi du cylindre, frottements mécaniques) sur l’estimation des performances du moteur a été étudié. Deux modélisations de l’échangeur ont permis de caractériser les transferts thermiques qui le traversent, incluant le rayonnement et l’encrassement par des particules de suie du côté des gaz brûlés. Le banc d’essai de l’unité de micro-cogénération mis en place / Nowadays, the micro combined heat and electrical power (micro-CHP) systems are developing in Europe, in particular because of their interest in terms of primary energy savings. The use of biomass fuel in micro-CHP systems enhances the share of renewable energy in the energy mix. The objective of this work is to develop a test bench for a biomass-fuelled micro-CHP unit composed of a pellet boiler, an Ericsson type hot air engine (decomposed into a compression and an expansion part) and a burned gas-pressurized air heat exchanger inserted in the boiler. Models of every component have been established to characterize their working conditions depending on influent parameter settings and to size the micro-CHP unit. Two models of Ericsson engine, with established and dynamic regimes, were implemented. The preponderant influence of the temperature and pressure conditions at the inlet of the expansion cylinder and of the timing of valve closing on the engine performances are shown. The dynamic model shows the effect of considering the dynamic losses (pressure loss, heat transfer at the cylinder wall, mechanical friction) on the estimation of engine performances. Two models of the heat exchanger allow the characterization of the heat transfers crossing it, taking into account the radiation and the fouling by soot particles on the side of combustion gases. Experimental measurements obtained from the test bench of the micro-CHP unit set up were used in the developed models.