Étude d’un module de stockage thermique réversible pour réseaux urbains de chaud et de froid
Ce travail présente une solution innovante de stockage thermique réversible, adaptée aux besoins des réseaux urbains. Grâce au couplage synergique entre stockage sensible (thermocline) et stockage latent (prise en glace), le système combine polyvalence saisonnière, compacité et simplicité d’intégration aux réseaux urbains. Les premiers essais mettent en lumière l’influence des phénomènes conducto-convectifs complexes, qui orientent désormais les développements numériques et expérimentaux futurs.
Le dispositif expérimental VERSATILE se compose d’une calandre de 430 litres d’eau, et de deux circuits hydrauliques, intégrés dans la boucle thermique POLYTES, permettant simultanément l’apport de puissance chaude et froide. Il est instrumenté par 228 thermocouples pour connaitre en temps réel la distribution de température à l’intérieur du réservoir et des circuits qui le traversent. En mode hiver, on stocke de la chaleur sensible sous forme d’eau chaude afin d’alimenter un réseau de chauffage hydraulique. En mode été, on stocke du froid latent sous forme de glace d’eau pour le redistribuer dans un réseau de climatisation. Le premier circuit permet la mise en place d’une thermocline verticale par injection d’eau chaude jusqu’à 90 ∘^{\circ}C, assurant la stratification thermique durant le mode hiver. Le second, alimenté par un groupe froid, fait circuler de l’eau glycolée à température négative (jusqu’à -20 ∘^{\circ}C), permettant la formation de glace autour des ailettes d’un échangeur spiralé en cuivre. Ce dernier favorise la solidification de l’eau utilisée comme MCP, exploitant ainsi son énergie latente de fusion au cours de la transition liquide-solide à 0∘^{\circ}C.
Une particularité de ce module est l’interaction étroite entre les deux technologies de stockage thermique : la thermocline se forme également lors de la décharge du système en mode été, et la fusion de la glace par contact direct avec le fluide caloporteur constitue un phénomène encore peu documenté expérimentalement.
Work In Progress