Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le chauffe-eau thermodynamique (CET), dont le principe repose sur une pompe à chaleur (PAC), est l’une des principales solutions pour répondre à l’enjeu de réduction des consommations énergétiques des bâtiments liées à l’eau chaude sanitaire. Le CET le plus courant sur le marché français est composé d’une PAC sur air extérieur, au R134a, dont le condenseur est de type manteau, entourant le ballon de stockage. Bien que le système arrive à maturité, les performances annuelles semblent encore loin des performances théoriques. Cette thèse a donc pour objectif l’optimisation des performances énergétiques des CET, en partant du CET standard français, selon un principe de compromis technico-économique. Pour cela, un modèle détaillé du CET standard est élaboré. La PAC est modélisée sous Dymola à l’aide de la bibliothèque TIL. Le ballon de stockage est modélisé par une combinaison d’une approche zonale et d’un modèle 1D. Ce modèle détaillé est calibré et validé expérimentalement grâce à des essais d’un CET standard réalisé en enceintes climatiques. Ce modèle est ensuite utilisé pour identifier les principaux gisements d’économie d’énergie. Une première analyse permet d’identifier les paramètres les plus influents sur les performances du CET. Cette sélection conduit ensuite à l’élaboration d’un modèle simplifié, plus apte à étudier des périodes longues de fonctionnement en intégrant des critères de coût et de confort. Une étude spécifique, à l’aide d’un algorithme génétique, permet d’évaluer le potentiel d’optimisation lié au pilotage du CET. Une étude multi-paramétrique montre ensuite que le design des échangeurs joue également un rôle important. Les résultats de ces deux voies prometteuses d’optimisation du CET étant inter-dépendants, une dernière partie consiste en une étude multi-critère. Les résultats montrent qu’avec la nouvelle configuration proposée sont obtenus, un meilleur confort thermique sur une plus large gamme de scénario, une augmentation de COP moyenne annuelle de 37 % et une réduction moyenne de facture électrique de 30 %. / Heat Pump Water Heaters (HPWH) are efficient and fast-developing sanitary hot water production systems relying on a heat pump thermodynamic cycle for heat generation, consequently offering a considerable energy saving potential in the buildings sector. The most forthcoming HPWH on the French market are Air-Source Heat Pump Water Heaters (ASHPWH) composed of an exterior air source R134a heat pump and using a wrap-around type condenser, surrounding the thermal storage tank (TST). However, it is found that although these ASHPWH have reached an important level of maturity, it seems that there is still room for improvement of their energy performance. Consequently, the main objective of this PhD thesis is to search for optimization pathways, starting of from the reference ASHPWH on the French market, leading a better technical and economical compromise in terms of ASHPWH design. To reach this objective, a detailed model is first developed using Dymola (Modelica langage). This model comprises of a zonal model and a 1D model for the TST associated to an air source heat pump modeled with the TIL thermal component modeling library. After model calibration, the model is validated thanks to a large set of experimental tests carried out on a standard ASHPWH in climatic cells. The validated model is then used to identify optimization pathways by carrying out annual simulations and identifying energy performance improvement potentials. It is found out that both thermodynamic cycle performance and improved ASHPWH control logics are major contributors to the final energy performance. Both being highly interdependent and impacting energy performances, but also comfort and ASHPWH cost, the last part of the study consists of a multi-criteria optimization. Finally, a new ASHPWH design is proposed achieving better thermal comfort upon a large variety of user draw-off profiles, achieving a 37 % average annual energy saving and a 30 % reduction of the electrical bill.

Les installations de production d'eau chaude solaire collective ayant peu évolué ces vingt dernières années, il paraissait important de rechercher des innovations afin de les améliorer d'un point de vue technico-économique.<br />Nous avons ainsi conçu un ballon de stockage à stratification, fonctionnant aussi bien dans les installations individuelles que dans les installations collectives.<br />La simulation du comportement d'un ballon domestique puis collectif grâce au code CFD Fluent a permis de mettre en évidence l'influence positive de la présence d'injecteurs à plaques sur les entrées solaires ainsi que sur l'entrée d'eau froide.<br />Les résultats expérimentaux, obtenus grâce à la mise en place d'un banc expérimental, ont permis de valider le modèle CFD ainsi que l'utilisation des injecteurs à plaques vis-à-vis de la stratification thermique. Une étude par injection de colorant a également permis d'étudier qualitativement la stratification au sein du ballon.<br />L'objectif du travail étant d'optimiser les installations solaires d'eau chaude collective, nous avons élaboré un modèle avec le logiciel TRNSYS. Il permet de simuler l'ensemble des composants intervenant dans la production solaire d'eau chaude sanitaire de telles installations. La validation du modèle de référence développé a été réalisée grâce à des données expérimentales. En effet, l'installation solaire de la maison de retraite « Les Berges de l'Hyères » située à Chambéry (73) a été instrumentée de façon à obtenir notamment le bilan énergétique aux bornes de chaque composant. La comparaison des résultats expérimentaux et numériques indique la cohérence du modèle, bien que des différences, néanmoins explicables, persistent.<br />Ce modèle a ensuite servi de base de comparaison dans la proposition d'installations innovantes plus performantes sur le plan énergétique. La comparaison des différentes solutions est basée sur le taux de couverture solaire corrigé. Contrairement au taux de couverture défini dans la Garantie de Résultats Solaires (GRS), le taux de couverture solaire corrigé considère l'énergie d'appoint ainsi que l'énergie nécessaire au fonctionnement des auxiliaires. Les conclusions à l'issue de ces simulations sont très satisfaisantes. En effet, les installations solaires collectives décentralisées atteignent des taux de couverture solaire corrigés de 30% et réduisent ainsi sensiblement les rejets de CO2. Nous avons également mis en évidence l'intérêt de faire fonctionner l'installation en débit variable. L'alimentation des pompes grâce à des cellules photovoltaïques est également très prometteuse.<br />Enfin, l'analyse économique montre que les installations à production solaire centralisée et à appoint individualisé, ainsi que les installations décentralisées, permettent d'effectuer des économies non négligeables sur la fourniture de l'énergie d'appoint. Cependant, l'investissement initial est fonction du nombre de ballons mis en place, et par conséquent, les temps de retour sont plus ou moins intéressants.

Pour évaluer la température d’enfouissement subie par les roches sédimentaires, une large gamme de géothermomètres est disponible, basés sur les constituants organiques ou minéralogiques de ces roches. Comme pour toutes les techniques expérimentales, elles présentent des avantages et des inconvénients. Dans cette thèse, nous utilisons une approche magnétique pour estimer la température d’enfouissement. Dans une première partie, nous avons étudié l’assemblage magnétique de puits sélectionnés à travers le monde pour mieux caractériser le géothermomètre magnétique MagEval. Deux calibrations ont pu être établies. Pour décrire la relation entre la température maximale d’enfouissement subie par les roches et leur assemblage magnétique, nous avons réalisé des expériences de chauffe en laboratoire de 50 à 130°C sur des argilites non métamorphosées. Les chauffes expérimentales ont montré que des nanominéraux magnétiques sont continuellement produits avec la température. Dans une deuxième partie, nous avons étudié les propriétés magnétiques des roches sédimentaires dans deux sites géologiques analogues pétroliers : le bassin des Grès d’Annot dans le SE de la France (température d’enfouissement 60-250°C) et les chaînes plissées de la Valley & Ridge Province dans les Appalaches, Etats-Unis (température d’enfouissement _120-200°C). Ces études suggèrent une évolution des principaux minéraux magnétiques avec la température. Magnétite, nanogoethite et pyrrhotite sont principalement formées. Les différents résultats obtenus dans cette thèse nous ont permis de proposer une évolution des minéraux magnétiques en fonction de la maturité des roches et de la température. / To evaluate the burial temperature experienced by sedimentary rocks, a wide range of geothermometers is available, based on both organic and inorganic constituents of these rocks. Like all experimental techniques, they show limitations. In this thesis, we used a magnetic approach to estimate burial temperature. In a first part, we studied the magnetic assemblage of selected boreholes over the world to better characterize the magnetic geothermometer MagEval. Two calibrations were established. To assess the relationship between the peak burial temperature experienced by the rocks and their constitutive magnetic minerals, we conducted laboratory heating experiments from 50 to 130°C on unmetamorphosed claystones. The experimental heating showed that nano magnetic minerals are continuously produced with temperature. In a second part, we investigated rockmagnetic properties of sedimentary rocks from two geological plays of petroleum interest : the Grès d’Annot basin in SE France (burial temperature 60-250°C) and the fold-and-thrust belts of the Valley & Ridge Province in the Appalachians, USA (burial temperature _120-200°C). These studies suggested an evolution of the main magnetic minerals with temperature. Magnetite, nanogoethite and pyrrhotite are mainly formed. All the conducted analyses lead us to propose an evolution of the magnetic minerals as a function of the maturity of the rocks and temperature.

Dans la Fabrication Additive (FA), les objets en trois dimensions sont créés couche par couche en joignant chaque couche à la précédente. Pour les pièces métalliques, il existe trois méthodes principales : le lit de poudre, le dépôt de poudre et le dépôt de fil. Ce dernier utilise de manière optimale le matériau contrairement aux autres procédés, ce qui le rend très intéressant industriellement. En effet, avec la poudre, le rapport entre la poudre utilisée et la poudre fondue n’est pas égal à un, en opposition à l’utilisation de fil. Afin de garantir la bonne fusion du métal, plusieurs méthodes existent déjà, notamment l’utilisation de lasers ou d’arcs électriques. Ce manuscrit présente une nouvelle approche de dépôt de fil utilisant l’énergie inductive pour les applications de fabrication additive (WIAM). Cette approche ne fait pas appel à un stockage du matériau fondu. Au lieu de cela, la pointe d’un fil métallique est fondue par un système de chauffage par induction. L’énergie inductive est également utilisée pour obtenir un gradient thermique optimal entre l’extrémité du fil et le substrat ou la couche précédente. Les travaux de thèse concernent le développement de cette approche par un modèle numérique et sa validation expérimentale. Il est montré que le système de chauffage par induction est capable de faire fondre la pointe du fil et de chauffer le substrat pour créer un dépôt approprié. La microstructure après dépôt de fabrication additive pour un matériau en acier inoxydable a été étudiée. Ces résultats ont été comparés avec la méthode WAM. On montre que le système de chauffage par induction donne une microstructure à très faible porosité et une microstructure sans changement soudain de composition. Ces résultats préliminaires indiquent que la fabrication additive par fil métallique avec induction (WIAM) est susceptible de constituer un processus approprié pour la FA, mais qu’elle doit encore être développée. / In Additive Manufacturing (AM), three dimensionalobjects are built layer by layer by joining each layer to the previous one. For metal parts, there are three main methods: powder bed, powder depositionand wire deposition. This latter makes optimal use of the material in contrast to other processes, which makes it very interesting industrially. Indeed, with powder,the ratio between powder used and powder meltedis not equal to one, in opposition of the use of wire. In order to ensure the proper melting of the metal, several methods already exist, including the use of lasers or electric arc. This manuscript presents a novel approach of wire deposition using inductive energy for additive manufacturing applications (WIAM). This approach does not make use of a storage of the molten material. Instead, the tip of a metal wire is melted by an induction heating system. Inductive energy is also used to obtain an optimal thermal gradient between the tip of the wire and the substrate or previous layer. Thesis work concerns the development of this approach by a numerical model, and its experimental validation. It shows that the induction heating system is able to melt the tip of the wire and heat the substrate to create suitable deposition. The microstructure of additive manufacturing stainless steel has been studied. These results have been compared with WAM method. It is shown that the induction heating system gives a microstructure with very low porosities and a microstructure without a sudden change of composition. These preliminary results indicate that Wire Induction Additive Manufacturing (WIAM) is likely to a suitable process for AM but it still needs to be developed.

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d'épaisseur) appelé "placage". La production de placages joue un rôle important dans l'industrie du bois car les placages servent de base d'un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l'industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un prétraitement, appelé " l'étuvage " qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l'eau ou dans la vapeur d'eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes,...).L'objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d'étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc.Pour ce faire, l'étude a été conduite en quatre temps:-Elaboration d'un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques),-Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d'absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle,-Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée.L'apport majeur de cette étude est d'avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu'au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s'effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L'utilisation d'une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l'impact de l'absence d'étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface).

Le déroulage permet de transformer un billon en un ruban continu de bois vert (de 0.6 à plus de 3 mm d'épaisseur) appelé “placage”. La production de placages joue un rôle important dans l'industrie du bois car les placages servent de base d'un grand nombre de produits industriels (ex : Parallel Strand Lumbers (PSL), Laminated Veneer Lumber (LVL), contreplaqués, emballages légers, etc.) parmi les plus utilisés dans l'industrie du bois. Pour certaines essences, ce procédé exige un prétraitement, appelé « l'étuvage » qui consiste à chauffer au préalable le bois vert (saturé en eau) par immersion dans l'eau ou dans la vapeur d'eau chaude afin de lui conférer une déformabilité remarquable tout en diminuant les efforts de coupe. Cette pratique présente cependant de nombreux inconvénients industriels et environnementaux (fentes à cœur, faible rendement, dépense énergétique importante, pollution des eaux, fentes à cœur, traitement immobilisant des stocks de bois importants pour des longues périodes,…).L'objectif de cette étude est de développer une innovation majeure pour les industries du déroulage et du tranchage, visant à remplacer les pratiques d'étuvage par une technologie de chauffe embarquée sur les machines de production. La technologie de chauffe par rayonnement infrarouge a été retenue pour sa facilité de mise en place sur la machine (panneaux rayonnants peu encombrants) et sa rapidité à atteindre des températures source élevées pouvant ainsi suivre les cadences de déroulage rapides exigées par les industriels (de 1 à 5 m.s-1). Cette nouvelle technologie utilisant les infrarouges pour chauffer le bois vert avant le déroulage serait une innovation majeure pour les industries impliquées dans la fabrication du contreplaqué, LVL, etc.Pour ce faire, l'étude a été conduite en quatre temps:-Elaboration d'un modèle numérique permettant la simulation de la chauffe de bois ronds déroulé avec différents paramètres du bois (humidité, propriétés thermiques),-Caractérisations thermique et optique du bois vert (en termes de profondeur de pénétration et de capacité d'absorption des rayonnements infrarouge) pour alimenter le modèle,-Validation du modèle par des essais de déroulage avec chauffe embarquée.L'apport majeur de cette étude est d'avoir démontré que la pénétration des rayonnements infrarouge dans le bois se limite à quelques dizaines de micromètres. La propagation de la chaleur jusqu'au plan de coupe situé à quelques millimètres sous la surface s'effectue donc par conduction, mode de transfert de chaleur lent dans le cas du bois aux propriétés isolantes remarquables. La chauffe embarquée semble donc inadaptée face aux cadences de déroulage imposées par les industriels. L'utilisation d'une telle technologie dans le cas du tranchage reste à étudier et en particulier l'impact de l'absence d'étuvage par immersion sur la qualité des placages (couleur, état de surface). / In the wood-products industry ‘peeling' is the process of converting a log into a continuous thin ribbon of green wood (from 0.6 to more than 3 mm thickness) termed veneer. Veneers are mainly used for manufacturing light weight packaging and Engineer Wood Products (EWP) such as plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL) and Parallel Strand Lumbers (PSL). These three latter EWPs manufactured from veneers glued and pressed together, are amongst the most used wood products. That is the reason why the production of veneer plays an important role in the wood-products industry. For certain species, the peeling process requires the prior heating of round green-wood to temperatures ranging from 30 to 90 °C. This treatment is necessary to increase wood deformability, to reduce the severity of lathe checking in the veneers and to reduce cutting forces. It is usually done by immersion in hot water or by steam treatment. However it has many disadvantages amongst which are the duration of treatment (12 to 72 hours), the washing out of polyphenolic extractives - which causes water pollution and can affect wood's natural durability - low yield and energy losses.The goal of this PhD thesis was to develop a heating system embedded on the peeling lathe to circumvent many of these disadvantages. Infrared technology appears to be the most promising solution because of the ease of integration into the peeling process and of the power it offers, enabling the required heating temperatures to be achieved quickly and follow the highly demanding peeling speeds in use in the industry (from 1 to 5 m.s-1). This new technology, using radiant energy to heat green-wood prior to peeling, would be a major innovation for the industries involved in the production of plywood, Laminated Veneer Lumber (LVL), etc.The plan to achieve this goal consisted of:- Creating a model of infrared heat transfer in green wood while peeling it, with the characteristics of wood (moisture content, thermal properties) being amongst the input variables,-Investigating the thermal and optical characteristics of green wood (in terms of penetration depth and infrared absorption by green wood) to feed the model,-Validating the model with experimental peeling tests assisted by an infrared heating system.One of the main outputs of this study was to demonstrate that the penetration depth of infrared radiation into green wood is limited to several tenths of micrometers. Heat transfer into green wood up to the cutting plane (located several millimeters underneath the surface) is by conduction, which is slow due to the insulating properties of wood. Heating green wood with infrared radiation is therefore unable to match the highly demanding peeling rates in use in the industry today. However, the use of an embedded heating system in the case of slicing and the potential impact on improving veneer quality (colour, surface quality) remain open for further research.

Les défis environnementaux et l’augmentation de la population viennent en preuve de l’importance de réfléchir à d’autres moyens de production tout en maintenant la sécurité et la fiabilité du système électrique. La sûreté du système électrique exige à tout moment que la production soit égale à la demande des consommateurs, pour ça, différentes solutions sont déjà mises en place, ces solutions consistent à mettre en marche des moyens de pointes couteux et polluants pendant les périodes de pointes, mais comme les moyens de production son insuffisants et vue la difficulté d’exploitation de nouveaux moyens de production, une nouvelle réflexion sur la gestion de la demande est apparue; celle-ci se base sur la possibilité à gérer la demande du consommateur final au lieu de la satisfaire.L’objectif de la thèse est d’étudier la possibilité à rendre des services au système électrique en appliquant des actions de contrôle dites de DR (Demand Response), sur différents types de charges électriques. Ces actions de DR représentent des interruptions partielles appliquées sur les charges électriques de type thermique. Notre choix s’est basé sur ces types de charges parce que celles-ci emmagasinent de la chaleur respectivement dans l’air et dans l’eau; qui peut être restituée pendant la période de contrôle ou d’interruption. Néanmoins, il existe un effet négatif qui suit le contrôle de ces charges car l’énergie effacée de ces charges est reportée à l’instant de reconnexion de celles-ci; ce report prend la forme d’un pic de consommation nommé CLPU (Cold Load Pick-Up) et qui apparait au moment de la reconnexion. Le CLPU représente un problème qui doit être géré, et sa magnitude dépend des types d’actions de contrôle qu’on veut implanter et aussi des conditions du système électrique (contingence, défaillance d’une unité de production ou besoin de réserve de puissance). Pendant la thèse, le CLPU est contrôlé et optimisé ainsi que la puissance effacée. Un cas d’étude est présenté sur la contribution des actions de gestion de la demande à l‘ajustement entre la demande et la production et l’effet généré sur le réglage secondaire de fréquence. / Environmental challenges and the increasing in electric demand show the importance of considering other form of production while maintaining the safety and reliability of the electrical system. The electrical power systems stability lays on a fundamental constraint: supply and demand must be equal at each instant, so, different solutions are already in place, these solutions include controlling generators’ production during peak periods. But, power units (mainly nuclear, thermal, hydro) capacities are not always sufficient and flexible to follow the demand variations during these periods; an alternative solution to this insufficiency is to make the demand following the electrical power generation by providing bulks of electrical power to the power system by curtailing consumer’s electric load consumption. Such a solution that represents a new organization in the power system industry can be done by Demand Side Management (DSM) actions. The aim of the thesis is to study the possibility to offer services to the electrical system by applying control actions called DR (Demand Response) on different types of electric loads. These DR actions represent partial interruptions of electrical loads’ consumption and especially thermal loads’ consumption.Our choice was based on the thermal electric loads because they store heat respectively in air and water, which can be restored during the control period or interruption. However, there is a negative effect that follows the control of these type of loads because the reduced energy during curtailment period is deferred at the time of reconnection, this deferred power takes the form of a power peak named CLPU (Cold Load Pick-Up), which appears at the time of reconnection. The CLPU is a problem that must be managed, and its magnitude depends on the type of control actions and on the electric system conditions (ie: contingency or failure of a generating unit). In the thesis, the CLPU is controlled and optimized as well as the load reduction during curtailment period. The contribution of control actions in balancing mechanisms and the effect produced on the secondary control of frequency are analyzed.

Cette thèse s'intéresse au développement de stratégies de décalage de charge pouvant être appliquées à un parc de chauffe-eau Joule (CEJ).On propose une modélisation entrée-sortie du système que constitue le CEJ. L'idée est de concevoir un modèle précis et peu coûteux numériquement, qui pourrait être intégré dans un CEJ intelligent. On présente notamment un modèle phénoménologique multi-période d'évolution du profil de température dans le CEJ ainsi qu'un modèle de la demande en eau chaude. On étudie des stratégies d'optimisation pour un parc de CEJ dont la résistance peut être pilotée par un gestionnaire central. Trois cas de figures sont étudiés. Le premier concerne un petit nombre de ballons intelligents et présente une méthode de résolution d'un problème d'optimisation en temps discret. Puis, on s'intéresse à un parc de taille moyenne. Une heuristique gardant indivisibles les périodes de chauffe (pour minimiser les aléas thermo-hydrauliques) est présentée. Enfin, un modèle de comportement d'un nombre infini de ballon est présenté sous la forme d'une équation de Fokker-Planck. / This thesis focuses on the development of advanced strategies for load shifting of large groups of electric hot water tanks (EHWT).The first part of this thesis is dedicated to representing an EHWT as an input-output system. The idea is to design a simple, tractable and relatively accurate model that can be implemented inside a low-power computing unit embedded in a smart EHWT, for practical applications of optimization strategies. It includes in particular a phenomenological multi-period model of the temperature profile in the tank and a realistic domestic hot water consumption model.The second part focuses on the design of optimal control strategies for a group of tanks. Three use-cases are studied. The first one deals with a small number of smart and controllable EHWT for which we propose a discrete-time optimal resolution method. The second use-case adresses a medium-scale group of controllable tanks and proposes a heuristic which keeps the heating period undivided to minimize thermo-hydraulic hazards. Finally, we present the modelling of the behavior of a infinite population of tanks under the form of a Fokker-Planck equation.

Cette thèse présente les résultats de recherche, de modélisation et de simulation d'un système de rafraîchissement solaire au Maroc dans le cadre du projet PRSM (Procédés de Rafraîchissement Solaire au Maroc) financé par l'IRESEN (Institut de Recherche en Energie Solaire et Energies Nouvelles). L'objectif est d'étudier les facteurs concernant l'optimisation d'une machine à absorption solaire (LiBr-H2O) sous les conditions marocaines. De plus, un certain nombre de critères de conception, qui peuvent être utilisés par les concepteurs de systèmes de climatisation et de chauffage solaires, ont été établis en tenant compte de considérations énergétiques et économiques. En conséquence, cette thèse couvre quatre aspects. Le premier aspect présente un aperçu de recherche bibliographique sur les technologies solaires, en mettant l'accent sur les systèmes du froid solaire, les processus pertinents existants, l'état du marché, les développements récents des technologies les plus prometteuses et les principaux indicateurs de performance qui figurent dans la littérature. De plus, l'aspect expérimental de l'installation de climatisation solaire adopté dans le projet PRSM a été décrit pour identifier les caractéristiques techniques importantes de l'installation et les difficultés rencontrées lors de la réalisation du prototype. La deuxième dimension concerne la faisabilité technique d'un système de climatisation solaire en se basant sur des indicateurs énergétiques et économiques et prenant en compte les effets combinés des climats, des catégories de bâtiments et des besoins en climatisation dans les conditions marocaines. Le troisième aspect présente le stockage latent de l'énergie thermique utilisant les matériaux à changement de phase (MCPs). Il porte sur l'étude des méthodes numériques utilisées dans la modélisation des phénomènes de changement de phase et se concentre également sur l'ajout des MCPs dans le système de climatisation solaire intégré à l'intérieur du ballon solaire connecté au générateur de la machine à absorption pour évaluer l'amélioration possible du rendement du système. Le quatrième volet de cette thèse présente l'analyse technico-économique et de sensibilité appliquée au développement d'un procédé solaire combiné d'eau chaude sanitaire, chauffage et climatisation au Maroc. L'analyse globale via une généralisation des résultats au niveau national a été réalisée en complément d'une analyse de sensibilité liée à l'investissement dans ces systèmes afin d'évaluer le potentiel de remplacement des technologies traditionnelles par les systèmes solaires et les gains éventuels liés à leur implantation au Maroc. / This thesis reports the results of research into the modeling and simulation of a solar air-conditioning system for Morocco in the framework of the project SCPM (Solar Cooling Process in Morocco) funded by IRESEN (Research Institute for Solar Energy and New Energies). The aim is to investigate the factors concerning the optimization of a LiBr-H2O solar absorption chiller under Moroccan conditions. Further, a number of design criteria, which can be used by designers of solar cooling and heating systems, have been established using energy and economic considerations. Accordingly, this thesis covers four aspects. The first overviews the literature survey on solar technologies with a focus on solar cooling systems which reports the relevant processes, summarizes the market status, presents the recent developments of the most promising technologies and describes the main performance indicators figuring in the literature. Moreover, the experimental aspect of the solar air-conditioning installation adopted in the SCPM project was described to identify the important technical characteristics of the installation and the difficulties encountered during the realization of the prototype. The second dimension concerns the technical feasibility of solar air-conditioning system using energy and economic indicators taking into account the combined effects of climates, building categories and cooling demands under Moroccan conditions. The third aspect presents the latent thermal energy storage using Phase Change Materials (PCMs). It concerns the investigation of numerical methods used in the modeling of phase change phenomena and also focuses on PCMs addition in the solar cooling process integrated inside solar storage tank connected to the generator of the absorption chiller to evaluate the possible enhancement in the system efficiency. The fourth aspect of this thesis outlines the technico-economic and sensitivity analysis applied to the development of a combined processes of solar DHW, heating and air-conditioning in Morocco. The overall analysis via a generalization of the results to the national level was carried out in addition to a sensitivity analysis related to the investment in these systems in order to assess the potential of replacing traditional technologies with the solar systems and the possible earnings related to their implementation in Morocco.