Energy and exergy efficiency of a daily heat storage unit for buildings heating

Au sein du Laboratoire Maîtrise des Technologies de l’Energie (LMTE, Borj
Cedria), nous avons conçu et construit un système de stockage de l’énergie thermique
d’origine solaire. Ce système de stockage est constitué par (i) une cuve en bois de
capacité égale à 5 m3 (5 m x 1 m x 1 m), (ii) un capteur solaire, de 5 m2 de surface de
captation orienté vers le sud et monté à un angle de 37° par rapport à l’horizontal et (iii)
un échangeur de chaleur sous forme capillaire fabriqué en polypropylène enterré à 40 cm
de profondeur à l’intérieur de la cuve et connecté au capteur solaire. La circulation de
l’eau chaude entre le capteur solaire et l’échangeur enterré permet de chauffer le sable
contenu dans la cuve et de stocker ainsi de l’énergie thermique sous forme de chaleur
sensible. Pour évaluer les performances thermiques du système de stockage de l’énergie
solaire pendant la phase du stockage (pendant le jour) et pendant la phase de déstockage
(pendant la nuit), une étude énergétique et exergétique a été effectuée. Les résultats ont
montré que pendant la période du stockage, le taux journalier moyen d’énergie thermique
et exergétique stockée dans le système de stockage varient de 400 à 2.8 kW,
respectivement. Les résultats ont aussi montré que, pendant la phase de stockage,
l’efficacité énergétique et exergétique sont respectivement égales à 32 % et 22 %. D’autre
part, pendant la phase de déstockage, les taux journaliers moyens de l’énergie et de
l’exergie récupérée de l’unité de stockage sont respectivement 2 kW et 2.5 kW. L’énergie
thermique récupérée de l’unité du stockage a été comparée à l’énergie thermique
nécessaire au chauffage de l’air dans une salle (4 m x 3 m x 3 m). Les résultats ont montré que le système de stockage permet de couvrir près de 30 % des besoins
thermiques en chauffage de la salle pendant la nuit.

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