Simulation numérique du comportement dynamique et thermique d’un échangeur de chaleur bi-tubulaire muni d’ailettes destiné pour le stockage de l’énergie solaire.

Abstract

Les ailettes sont utilisées dans les systèmes énergétiques essentiellement pour augmenter le transfert thermique. Dans cette thèse, on teste par simulation numérique un nouveau design de tube en HDPE. L’idée c’est d’ajouter des ailettes longitudinales sur la surface interne de ce tube ; ensuite vérifier son comportement thermique et dynamique dans un échangeur de chaleur géothermique vertical considéré comme l’un des dispositifs les plus importants dans un système de stockage saisonnier de l’énergie solaire par puits géothermique (SSPG). Pour cela, deux modèles numériques en trois dimensions ayant le même maillage, les mêmes conditions initiales et aux limites sont construits sous le logiciel Fluent représentant respectivement un premier échangeur de chaleur géothermique vertical muni du tube en HDPE conventionnel lisse et un deuxième muni du nouveau design de tube avec ailettes. Le premier modèle est validé deux fois en comparant ses résultats aux résultats expérimentaux et numériques de deux chercheurs différents, ensuite ses résultats sont comparés à celle du modèle avec ailettes ; Les résultats montrent que les ailettes ont un grand effet dans le comportement thermique et dynamique de ce genre d’échangeurs, augmentent le stockage et l’extraction de la chaleur par 13.7% et permettent au sous-sol une récupération plus rapide de sa température initiale, ce qui est bénéfique pour améliorer les performance du système SSPG.