Étude des effets des facteurs extrinsèques sur les systèmes de plancher chauffant

Study on the effects of extrinsic factors on floor heating systems

• Auteur / Autrice : Tianying Li
• Direction : Mohammed Lachi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Thermique et énergétique
• Date : Soutenance le 11/05/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques Physique Sciences du Numérique et de l'Ingénieur (Reims ; 2018-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux et Ingénierie Mécanique (MATIM) (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Riad Benelmir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Lachi, Monica Siroux, Abderrahim Boudenne, Abdelatif Merabtine, Rachid Bennacer, Abdelhamid Kheiri
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Monica Siroux, Abderrahim Boudenne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Planchers chauffants-rafraîchissants

Humidité dans les constructions

Architecture et rayonnement solaire

Matériaux -- Propriétés thermiques

Efficacité

Énergie

Chauffage par rayonnement

Chauffage -- Appareils et matériel

Chauffage -- Économies d'énergie

Gestion des ressources naturelles

Conservation des ressources

Ressources naturelles

Constructions -- Économies d'énergie

Habitations -- Économies d'énergie

Habitations -- Consommation d'énergie

Mots clés libres

Systèmes de Plancher Chauffant

Patch Solaire

Humidification

Confort Thermique

Expériences

Mannequin

Floor Heating Systems

Sun Patch

Humidification

Thermal Comfort

Experiments

Manikin

Résumé

La consommation mondiale d'énergie augmente fortement, ce qui entraîne inévitablement un épuisement important des ressources naturelles. Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), les bâtiments représentent près d'un tiers de la consommation finale d'énergie dans le monde, dont près de la moitié provient du chauffage et de la climatisation des locaux. Par rapport aux méthodes de chauffage traditionnelles, les systèmes de chauffage par rayonnement peuvent offrir un meilleur confort thermique intérieur et une plus grande efficacité énergétique. Néanmoins, ils sont généralement caractérisés par une grande inertie thermique et, par conséquent, un long temps de réponse. Dans cette thèse, nous avons essayé de savoir comment les facteurs extrinsèques apparaissant de manière inattendue, comme le rayonnement solaire et l'humidification intérieure, influencent les systèmes de plancher chauffant (FHS) et le confort thermique intérieur. Les mesures expérimentales ont été effectuées dans une cellule de test grandeur nature. Les effets du patch solaire projeté sur la surface du plancher et de l'humidification sur FHS ont été étudiés. En outre, les impacts de ces paramètres sur le confort thermique intérieur et la consommation d'énergie ont été discutés. Les résultats obtenus ont montré l'apparition d'une surchauffe dans la pièce exposée au rayonnement solaire ou à un niveau d'humidification élevé. Avec des gains solaires élevés, le confort thermique intérieur a diminué, ce qui a été mesuré par un mannequin. Enfin, deux solutions aux problèmes de surchauffe ont été proposées.

Global energy consumption is rising sharply, which inevitably leads to a significant depletion of natural resources. According to the International Energy Agency (IEA), buildings account for almost a third of the world's final energy consumption, almost half of which comes from space heating and cooling. Therefore, the development of energy-efficient heating and cooling technologies has become an essential strategy for sustainable development. Compared to traditional heating methods, Radiant heating systems can provide a better indoor thermal comfort and energy efficiency. Nevertheless, they usually are characterized by a large thermal inertia and consequently a long response time. In this thesis, we tried to know how the unexpectedly appearing extrinsic factors, like solar radiation and cool mist humidification, influence floor heating systems (FHS) and indoor thermal comfort. The experimental measurements were carried out in a full-scale test cell. The effects of the sun patch projected onto the floor surface and indoor humidification on FHS were studied. Besides, the impacts of these parameters on the indoor thermal comfort and energy consumption were discussed. The obtained results showed the overheating appearing in the room exposed to solar radiation or high humidification level. The indoor thermal comfort was decreased with high solar gains, which was measured by a manikin. In the end, the two solutions for the overheating problems were proposed.