Activites de recherche et formation doctorale

3.3.3.1 : Les essais solaires pour la certification

J’ai ainsi pris en charge, de 1999 à 2003, au sein du centre d’Energétique de l’Ecole des Mines de Paris, la responsabilité des essais de performance thermique des capteurs solaires, essais obligatoires dans le cadre de la certification de ces matériels. Nous avons conçu et réalisé un nouveau banc d’essais entièrement automatisé et autonome, capable d’effectuer les essais selon la norme française, puis européenne.

3.3.3.2 : le banc d’essais semi virtuel [C23, C24, R50]

En liaison avec le CSTB, j’ai participé à la conception et à la réalisation d’un banc d’essais « semi virtuel » pour tester ces systèmes. Les essais sont menés en utilisant des objets réels spécifiques, ou leur représentation virtuelle, tels que capteur, stockage, régulation… couplés, au travers de systèmes numériques, à des objets (échangeurs de chaleur) représentant virtuellement le comportement d’un bâtiment.

Composé d’une partie réelle (le SSC d’un fabricant), commandée en temps réel par la partie logicielle (MATLAB-SIMILINK), le laboratoire semi virtuel permet la modélisation et la simulation de l’environnement du système à tester. L’originalité du banc est d’utiliser au maximum les possibilités offertes par la simulation et de limiter la partie réelle du banc à un minimum de composants.
Les données météorologiques, les caractéristiques de comportement des bâtiments, les émetteurs de chaleur, les auxiliaires, les unités de stockage, les capteurs solaires thermiques, les stratégies de régulation, les profils de puisage d’eau chaude sanitaire… peuvent ainsi être librement programmés dans la partie logicielle «simulation en temps réel».
L’interface entre les deux parties permet de commander aux circuits hydrauliques les débits et températures d’entrée du système à tester, en fonction de séquences tests programmées ou des résultats de la simulation de l’environnement : émulation en apport de chaleur (source) et en production de froid (charge). Ci-dessous on peut voir un ensemble de vannes commandant les échangeurs simulant divers composants de circuits thermiques.


Figure 32 : vannes régulant les températures simulées sur le banc d’essais semi virtuel
L’interface permet aussi d’enregistrer sur PC toutes les entrées-sorties du système nécessaires à son évaluation (températures, débits, quantité d’énergie...).

Enfin, plusieurs types d’applications fournies par des industriels peuvent être testées notamment les SSC pour la production combinée d’eau chaude sanitaire et de chauffage par plancher chauffant et/ou radiateurs.

Le but de la recherche que nous avons menée, en plus de la participation à la conception de l’ensemble du banc d’essais, était de définir qu’elle devait être la séquence d’essais minimale qui permettrait de connaître précisément le comportement de tels systèmes dans la plupart des conditions d’utilisation.