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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique Proposition de TFE 2012-2013 Entreprise : Collaboration avec CORETEC et BIOM Lieu : Laboratoire de Thermodynamique Date : Sujet : Modélisation, expérimentation et optimisation d’un moteur Ericsson alimenté par une chaudière biomasse. Section(s) ciblée(s) : aérospatiale (A) électromécanique (E) mécanique (M) Electromécanique Contact (entreprise) : (nom, e-mail) Contact (ULg) : Jean-François Oudkerk Promoteur académique : Vincent Lemort Description : Dans le contexte énergétique actuel, la diminution de la consommation d’énergie primaire et des émissions de CO2 est un des objectifs stratégiques de l’Europe. La cogénération et l’utilisation de biomasse sont deux techniques avancées pour atteindre cet objectif. Parmi d’autres technologies, le moteur Ericsson est un bon candidat pour convertir une source d’énergie renouvelable (énergie solaire, biomasse, …) en électricité dans de faibles gammes de puissance (<50kWe). De plus, ce type de moteur est bien adapté à la cogénération. C’est dans cette optique que l’entreprise CORETEC (http://www.coretec.be ) a lancé un projet avec l’ULg et divers partenaires pour créer un système de cogénération biomasse fonctionnant avec un moteur Ericsson (Figure 1). Le prototype est en cours de réalisation et sera testé au laboratoire de thermodynamique. Ce travaille de fin d’étude propose à l’étudiant de participer à ce projet. Diverses tâches seront proposées selon l’avancement du projet. Ces tâches seront entre autres : - Amélioration du modèle - Simulation dynamique du système - Campagne expérimentale sur banc d’essai (l’étudiant participera au montage du banc qui débutera en juin prochain) - Analyse des mesures et validation des modèles de simulation - Elaboration de stratégies de contrôle -

Proposition de TFE 2012-2013 - Labothap · - Tests de performances sur l’échangeur de chaleur en . ULg/FSA ... la calibration a été développé sur Matlab. Une méthodologie

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Proposition de TFE 2012-2013

Entreprise : Collaboration avec CORETEC et BIOM

Lieu : Laboratoire de Thermodynamique

Date :

Sujet : Modélisation, expérimentation et optimisation d’un moteur Ericsson

alimenté par une chaudière biomasse.

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

Electromécanique

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Jean-François Oudkerk

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : Dans le contexte énergétique actuel, la diminution de la

consommation d’énergie primaire et des émissions de CO2 est un des

objectifs stratégiques de l’Europe. La cogénération et l’utilisation de

biomasse sont deux techniques avancées pour atteindre cet objectif.

Parmi d’autres technologies, le moteur Ericsson est un bon candidat

pour convertir une source d’énergie renouvelable (énergie solaire,

biomasse, …) en électricité dans de faibles gammes de puissance

(<50kWe). De plus, ce type de moteur est bien adapté à la

cogénération.

C’est dans cette optique que l’entreprise CORETEC

(http://www.coretec.be) a lancé un projet avec l’ULg et divers

partenaires pour créer un système de cogénération biomasse

fonctionnant avec un moteur Ericsson (Figure 1). Le prototype est en

cours de réalisation et sera testé au laboratoire de thermodynamique.

Ce travaille de fin d’étude propose à l’étudiant de participer à ce

projet. Diverses tâches seront proposées selon l’avancement du projet.

Ces tâches seront entre autres :

- Amélioration du modèle

- Simulation dynamique du système

- Campagne expérimentale sur banc d’essai (l’étudiant

participera au montage du banc qui débutera en juin prochain)

- Analyse des mesures et validation des modèles de simulation

- Elaboration de stratégies de contrôle

- …

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Figure 1: Schéma de principe du système de cogénération.

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Entreprise : Possibilités de stage à l’université de Gand ou dans la société

Enertime (Paris)

Lieu :

Date :

Sujet : Optimisation, étude expérimentale et développement de stratégies de

contrôle pour les cycles de récupération de chaleur à basse

température.

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E, A, M

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Sylvain Quoilin

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : Une des pistes majeures afin de réduire nos émissions de CO2 est

d'améliorer l'efficacité énergétique des processus industriels. A l'heure

actuelle, d'importantes quantités de chaleur sont rejetées dans

l'atmosphère sans être récupérées, par exemple dans le fumées des

fours de cimenteries ou à l'échappement de moteurs à combustion

interne.

Les verrous technologiques à cette récupération de chaleur sont

multiples: faible puissance récupérable, variabilité de la source de

chaleur, faible temperature, etc.

La technologies des Cycles de Rankine Organiques (ORC) semble être

la plus adaptée à ces applications, notamment grâce à sa simplicité de

conception et à son fluide de travail basse température. Cependant, du

travail de recherche et développement doit encore être mené à bien

afin d'augmenter la flexibilité de ces cycles et de réduire leur taille

(downsizing).

Ce travail de fin d'études s'inscrit dans cette optique. L'étudiant

partipera activement aux travaux du projet ORCNext (Next generation

Organic Rankine Cycles), et contribuera notamment à la modélisation

et au développement de stratégies de contrôle.

Partie expérimentale

Un prototype de cycle ORC a été mis au point en 2011 à la

"Hogeschool West-Vlaanderen" à Courtrai.

Une campagne de mesures sera effectuée sur ce banc d'essais afin

d'évaluer les performances du système et d'obtenir une quantité

suffisante de données expérimentales pour calibrer et valider les

modèles de simulation.

Modélisation et stratégies de contrôle

A l'heure actuelle, il existe très peu de modèles dynamiques permetant

de simuler les centrales de petite taille.

L'étudiant participera au développeement d'un logiciel de simulation

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dynamique initié en 2009 au sein du laboratoire de thermodynamique.

L'environnement de travail sélectionné est la plateforme “Modelica”.

Ce modèle sera validé à l'aide des mesures effectuées sur le banc

d'essais et permettra de tester des stratégies de contrôle du cycle afin

d'en maximiser les performances dans diverses conditions. Des

stratégies avancées telles que le "Model Predictive Control" (MPC)

seront également implémentées et comparées aux méthodes plus

classique (PI, PID).

En fonction de l'intérêt de l'étudiant, ce TFE pourra être couplé à un

stage en industrie ou dans le milieu académique, par exemple:

- Société Enertime à Paris

- Université de Gand

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Entreprise : Possibilités de stage chez Volvo Powertrain (Lyon), CRF (=Centre

Recherche Fiat, Turin) ou AVL (Graz, Autriche)

Lieu :

Date :

Sujet : Modélisation dynamique d’un cycle de Rankine organique destiné à la

récupération d’énergie dissipée sous forme de chaleur suite à la

combustion de carburant au sein d’un moteur thermique de camion

long routier.

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

Electromécanique

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Ludovic Guillaume

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description :

La réduction des émissions de CO2 est un objectif stratégique de

l’Europe auquel les véhicules long routier peuvent contribuer de façon

non négligeable.

Une solution très prometteuse consiste à récupérer la chaleur dite

perdue, au sein du véhicule, correspondant à environ 60% de l’énergie

de combustion, et de la transformer en énergie mécanique ou

électrique de façon à augmenter l’efficacité énergétique globale du

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véhicule et par conséquent réduire ses émissions de CO2.

Cette récupération d’énergie peut être réalisée au moyen d’un cycle

thermodynamique tel que le cycle de Rankine (organique ou utilisant

l’eau comme fluide de travail) utilisant la chaleur comme source

d’énergie de façon analogue aux applications stationnaires de grande

échelle. Néanmoins, l’adoption de cette technologie dans le secteur

automobile demande de développer des activités spécifiques de R&D

afin de dimensionner les divers composants du système, d’identifier

l’architecture la plus adéquate et le niveau d’intégration du système au

sein du véhicule satisfaisant des contraintes de performance, coût et

fiabilité.

Parmi ces activités, l’une d’elle consiste à développer un modèle de

simulation du système capable de prédire ses performances en régime

dynamique (par exemple, au cours d’un cycle routier). Ce modèle, en

plus de rendre compte de l’inertie du système, pourra ensuite

permettre d’élaborer une stratégie de contrôle du système visant à

optimiser ses performances pour les différentes conditions de

fonctionnement.

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Entreprise : Collaboration possible avec la société ACTE (Ans)

Lieu :

Date :

Sujet : Récupération de chaleur domestique ( « passive » et « active »)

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

Electromécanique

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Samuel Gendebien

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : Les bâtiments sont responsables d’environ 40% de la consommation

énergétique totale. Parmi eux, les bâtiments résidentiels sont à

l’origine d’une partie de cette consommation. Des efforts en terme de

performances énergétiques se doivent donc d’être réalisés afin

d’atteindre les objectifs proposés par Kyoto (plan 3*20%).

La performance énergétique d’un bâtiment se caractérise notamment

par un niveau d’isolation et une étanchéité élevée. Cela étant,

l’augmentation de l’étanchéité du bâtiment diminue le renouvellement

d’air et de ce fait, la qualité de l’air intérieur. Une solution élégante

afin de remédier à ce problème est l’utilisation d’un récupérateur de

chaleur domestique (récupération dite « passive »). Le principe de ce

dernier est très simple : un échangeur de chaleur va permettre à l’air

vicié de pré-chauffer (en hiver) l’air frais venant de l’extérieur.

L’Université de Liège est impliquée dans le projet Green +. Ce dernier

a pour objectif le développement de petites unités de récupération de

chaleur dites « décentralisées ». Ces dernières seraient placées dans

des montants de fenêtre et/ou dans les murs. Le principal avantage des

unités de récupération de chaleur « décentralisées » comparé aux

grosses unités centralisées est l’absence de gainages (d’arrivée et

d’extraction d’air). Cet avantage se révèle non négligeable surtout

concernant la rénovation.

Le couplage d’une pompe à chaleur à la ventilation double flux est ce

qu’on peut appeler une récupération d’énergie dite « active ». Ce

système serait capable de chauffer l’air frais entrant dans l’habitation

et de fournir la chaleur nécessaire à l’eau chaude sanitaire.

Les TFE concernant la récupération d’énergie passive s’articuleraient

autour des points suivants :

- Développement d’un modèle d’échangeur de chaleur air/air

capable de prédire les performances thermiques et

aérauliques de ce dernier;

- Tests de performances sur l’échangeur de chaleur en

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laboratoire;

- Tests de performances de l’ensemble du système (ventilateurs

et systèmes de contrôle) en laboratoire;

- Intégration du modèle développé dans un modèle bâtiment.

Les TFE concernant la récupération d’énergie active s’articuleraient

autour des points suivants :

- Développement d’un modèle couplant ventilation double flux

et PAC ;

- Tests de performances en laboratoire;

- Intégration du modèle développé dans un modèle bâtiment et

comparaison avec d’autres systèmes déjà existants (i.e.

chauffage et production d’eau chaude sanitaire réalisé de

manière séparé).

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Entreprise :

Lieu :

Date :

Sujet : Calibration automatique de modèles de simulation de performances

énergétiques des bâtiments non-résidentiels

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Stéphane Bertagnolio

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description :

Les outils de simulation des performances énergétiques des bâtiments

sont très utiles pour analyser l’utilisation d’énergie dans les bâtiments

existants et évaluer les options de rénovation d’énergie. L’utilisation

de modèles de simulation pour étudier le comportement d’installations

réelles nécessite un correct ajustement des paramètres du modèle.

L’ajustement itératif (calibration) des paramètres du modèle est basée

sur l’ensemble des données disponibles : données « as-built »,

mesures, observations, données constructeurs…etc

Cette définition du processus de calibration conduit à de nombreuses

questions concernant:

- le niveau de détails à atteindre et la précision du modèle,

- les données nécessaires pour la calibration,

- l’identification des paramètres à calibrer en priorité

- la qualité finale du modèle calibré.

Un modèle de simulation global (bâtiment+système HVAC) adapté à

la calibration a été développé sur Matlab. Une méthodologie de

calibration systématique a été développée pour permettre :

- l’identification des paramètres importants (étude de

sensibilité),

- la collecte de données (mesures) et l’ajustement manuel des

paramètres du modèle,

- le contrôle de la qualité du modèle calibré (étude des

incertitudes).

A la suite de l’application de ce processus de calibration, un

ajustement automatique des paramètres non ajustés (par manque de

temps, données…) est possible et peut être réalisé au moyen d’un

algorithme d’optimisation.

Ce TFE consiste en l’implémentation d’une méthode d’ajustement

automatique des paramètres du modèle au moyen d’un algorithme

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d’optimisation.

Cette méthode d’ajustement automatique pourra être appliquée :

- à un cas réel (bâtiment de bureaux monitoré, situé à Bruxelles)

- à un cas synthétique (« Virtual Calibration Test Bed »,

développé sur Trnsys).

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Entreprise : Ecole Polytechnique de Montréal

Lieu : Montréal, Québec

Date :

Sujet : Développement, amélioration, validation et couplage de modèles de

simulation d’échangeurs géothermiques verticaux

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Prof. Michel Bernier ; Prof. M. Kummert

Contact (ULg) : Stéphane Bertagnolio

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : A l’heure actuelle, les pompes à chaleurs géothermiques (PACG ou

« GCHP » pour « Ground Coupled Heat Pump ») sont couramment

installées pour permettre la climatisation et le chauffage de allant de la

petite résidence jusqu’à d’importants bâtiments commerciaux.

Typiquement, une installation géothermique de ce type consiste en un

champ de sondes d’environ 100m de profondeur (et d’un diamètre de

10 à 15 cm) couplé à une pompe à chaleur assurant le

chauffage/refroidissement de locaux.

Le sujet du présent stage est la modélisation d’échangeurs enterrés

verticaux. Il existe en effet divers types d’échangeurs géothermiques,

mais les échangeurs verticaux sont les plus répandus dans les

installations géothermiques présentes à travers le monde.

L’importante profondeur des puits nécessaires à ce type d’installation

rend coûteuse la réalisation de ce type de systèmes. Il est donc

primordial d’avoir la possibilité de dimensionner ces échangeurs

verticaux de façon précise. Un sous-dimensionnement peut en effet

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s’avérer critique (gel de l’échangeur), alors qu’un

surdimensionnement rend l’installation de l’échangeur plus coûteuse

que nécessaire. Dans cette optique, divers modèles ont été développés

durant ces dernières dizaines d’années. Ces modèles sont capables de

prédire de façon horaire, la température de retour vers la PAC en sortie

d’échangeur. Ils permettent donc le calcul des performances de

l’installation et de la consommation de la PAC mais permettent aussi

de vérifier le bon dimensionnement de l’échangeur à installer. Ces

modèles doivent évidemment être alimentés par des données

climatiques, et charges annuelles horaires précises. La connaissance

des caractéristiques du sol et des matériaux mis en jeu est également

indispensable.

Collaboration avec Polytechnique Montréal

Différents modèles de simulation d’échangeurs géothermiques ont été

développés à l’Ecole Polytechnique de Montréal sur les plateformes

EES et TRNSYS. Deux précédents stages (2006 et 2011) ont porté sur

l’amélioration et la comparaison de ces modèles à d’autres modèles de

référence existant dans la littérature.

Ce TFE se réalisera en coopération directe avec les équipes de

Montréal et portera :

- soit sur l’amélioration et la validation des modèles développés,

- le couplage de ces modèles à des modèles de simulation de

performances énergétiques des bâtiments (plateforme

TRNSYS) permettant la simulation de concepts globaux

(maisons passives ou basse énergie…)

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Entreprise : Ecole Polytechnique de Montréal

Lieu : Montréal, Québec

Date :

Sujet : Développement, amélioration, validation et couplage de modèles de

simulation d’échangeurs géothermiques verticaux

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Prof. Michel Bernier ; Prof. M. Kummert

Contact (ULg) : Stéphane Bertagnolio

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : A l’heure actuelle, les pompes à chaleurs géothermiques (PACG ou

« GCHP » pour « Ground Coupled Heat Pump ») sont couramment

installées pour permettre la climatisation et le chauffage de allant de la

petite résidence jusqu’à d’importants bâtiments commerciaux.

Typiquement, une installation géothermique de ce type consiste en un

champ de sondes d’environ 100m de profondeur (et d’un diamètre de

10 à 15 cm) couplé à une pompe à chaleur assurant le

chauffage/refroidissement de locaux.

Le sujet du présent stage est la modélisation d’échangeurs enterrés

verticaux. Il existe en effet divers types d’échangeurs géothermiques,

mais les échangeurs verticaux sont les plus répandus dans les

installations géothermiques présentes à travers le monde.

L’importante profondeur des puits nécessaires à ce type d’installation

rend coûteuse la réalisation de ce type de systèmes. Il est donc

primordial d’avoir la possibilité de dimensionner ces échangeurs

verticaux de façon précise. Un sous-dimensionnement peut en effet

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s’avérer critique (gel de l’échangeur), alors qu’un

surdimensionnement rend l’installation de l’échangeur plus coûteuse

que nécessaire. Dans cette optique, divers modèles ont été développés

durant ces dernières dizaines d’années. Ces modèles sont capables de

prédire de façon horaire, la température de retour vers la PAC en sortie

d’échangeur. Ils permettent donc le calcul des performances de

l’installation et de la consommation de la PAC mais permettent aussi

de vérifier le bon dimensionnement de l’échangeur à installer. Ces

modèles doivent évidemment être alimentés par des données

climatiques, et charges annuelles horaires précises. La connaissance

des caractéristiques du sol et des matériaux mis en jeu est également

indispensable.

Collaboration avec Polytechnique Montréal

Différents modèles de simulation d’échangeurs géothermiques ont été

développés à l’Ecole Polytechnique de Montréal sur les plateformes

EES et TRNSYS. Deux précédents stages (2006 et 2011) ont porté sur

l’amélioration et la comparaison de ces modèles à d’autres modèles de

référence existant dans la littérature.

Ce TFE se réalisera en coopération directe avec les équipes de

Montréal et portera :

- soit sur l’amélioration et la validation des modèles développés,

- le couplage de ces modèles à des modèles de simulation de

performances énergétiques des bâtiments (plateforme

TRNSYS) permettant la simulation de concepts globaux

(maisons passives ou basse énergie…)

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Entreprise : Possibilité de coupler ce TFE avec un stage au MIT (USA) ou à la

« Plataforma solar de Almeria » (Espagne)

Lieu :

Date :

Sujet : Validation d’un modèle dynamique de cycle organique de Rankine

solaire

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E, A, M

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : Sébastien Declaye

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : A l’heure actuelle, la conversion de l’énergie solaire en électricité avec

une efficacité élevée et un coût compétitif reste un challenge majeur.

Deux procédés de conversion sont aujourd’hui principalement

utilisés :

• Le photovoltaïque qui vise une conversion directe du

rayonnement solaire en électricité

• Le solaire thermodynamique qui convertit d’abord le

rayonnement solaire en chaleur qui est ensuite transmise à un

cycle thermodynamique tel que le cycle de Rankine ou de

Stirling afin de produire de l’électricité

C’est dans cette seconde logique que s’inscrit le projet de construction

d’une micro centrale solaire lancé en 2010 par le laboratoire de

thermodynamique. Un prototype a été construit et une campagne de

mesures a été réalisée afin d'évaluer les performances du système et

d'obtenir une quantité suffisante de données expérimentales pour

calibrer et valider les modèles de simulation.

Modélisation et stratégies de contrôle

A l'heure actuelle, il existe très peu de modèles dynamiques

permettant de simuler les centrales de petite taille. Dans le cas d’une

application solaire, il est cependant primordial de disposer de tels

modèles afin de développer des stratégies de contrôle compatibles

avec la grande variabilité de la source de chaleur disponible.

L'étudiant participera au développement d'un logiciel de simulation

dynamique initié en 2009 au sein du laboratoire de thermodynamique.

L'environnement de travail sélectionné est la plateforme “Modelica”.

Ce modèle sera validé à l'aide des mesures effectuées sur le banc

d'essais et permettra de tester des stratégies de contrôle du cycle afin

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d'en maximiser les performances dans diverses conditions. Des

stratégies avancées telles que le "Model Predictive Control" (MPC)

seront également implémentées et comparées aux méthodes plus

classique (PI, PID).

Figure 2 Projet de micro-centrale solaire (collaboration ULg-MIT)

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Entreprise : A discuter avec le promoteur, nombreux contacts industriels et

académiques disponibles

Lieu :

Date :

Sujet : Etude et modélisation d’un système de récupération d’énergie sur gaz

d’échappement d’un moteur essence

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E, M

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Arnaud Legros ([email protected])

Contact (ULg) : Vincent Lemort, Arnaud Legros

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : Environ un tiers de l’énergie produite par un moteur essence est

rejetée dans les gaz d’échappement. De nombreuses améliorations ont

déjà été apportées au moteur essence afin d’améliorer son rendement.

Il devient cependant de plus en plus difficile d’augmenter ce

rendement seulement sur base d’améliorations de la combustion. C’est

pourquoi, les constructeurs automobiles s’orientent vers des solutions

de récupération d’énergie contenue dans les gaz d’échappement

basées sur des cycles thermodynamiques tels que le cycle de Rankine.

L’énergie ainsi produite peut être réinjectée directement sur l’arbre de

transmission ou convertie en énergie électrique.

L’objectif de ce TFE serait d’étudier un système de récupération

d’énergie sur gaz d’échappement d’un moteur essence.

L’étude s’articulera selon deux axes :

- L’étudiant développera d’abord des modèles de simulation

statique et dynamique du système.

- L’étudiant réalisera ensuite des mesures sur un banc d’essais

disponible au Laboratoire de Thermodynamique. Ces essais

permettront à l’étudiant de calibrer et valider les modèles de

simulation développés précédemment. Ces modèles

permettront finalement d’optimiser le design et le contrôle du

système de récupération de chaleur.

Le choix des plateformes de simulation sera défini au début du TFE.

Etant donné le caractère confidentiel du sujet, davantage

d’informations ne pourront seulement être obtenues auprès des

personnes de contact.

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Entreprise : Possibilités de stage listées en fin de document.

Lieu :

Date :

Sujet : Modélisation et simulation de la centrale HVAC du bâtiment Bayer

sous Modelica

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

E

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

Contact (ULg) : François Randaxhe

Promoteur académique : Vincent Lemort

Description : L’objectif de ce TFE est de modéliser et simuler dans le langage

Modelica un bâtiment particulièrement intéressant du point de vue de

la conception de sa centrale HVAC (bâtiment Bayer à Diegem).

Ce bâtiment comprend une pompe à chaleur géothermique couplée à

un système d’émission par dalles actives. En été, la géothermie est

également utilisée en mode geocooling. La centrale HVAC comporte

également en backup plusieurs groupes de production d’eau glacée et

des chaudières à condensation.

Dans un premier temps, l’étudiant construira un modèle de simulation

de la centrale. Il exploitera des modèles de composants HAVC (PAC,

échangeur géothermique, etc.) déjà construits sous EES ou Matlab et

les ré-implémentera sous Modelica.

La deuxième partie du TFE consistera à simuler la régulation de la

centrale HVAC sur base des informations fournies par le gestionnaire

du bâtiment.

Le modèle de la centrale HVAC sera ensuite calibré et validé en

exploitant des mesures issues d’une campagne de monitoring sur ce

bâtiment.

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Le modèle calibré pourra finalement être utilisé pour identifier des

pistes d’amélioration des performances énergétiques du bâtiment.

Remarques :

- L’étudiant pourra se rendre régulièrement dans le bâtiment afin

de collecter des mesures et obtenir des informations techniques

auprès de son gestionnaire.

- L’étude de ce bâtiment s’inscrit dans le cadre de 2 projets de

recherche internationaux : Geotabs (www.geotabs.eu) et IEA

Annex 59 (http://www.annex59.com/, en préparation). En

accord avec le promoteur, un stage est envisageable à la KUL,

TU Eindhoven, TUD, Université Nuremberg, Tsinghua

University (Beijing, Chine).

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Entreprise : Emerson Climate Technologies

Lieu : Welkenraedt (B)

Date : Septembre 2012 - Juin 2013

Sujet : Adaptation d’un modèle analytique de compresseur scroll pour tenir

compte soit d’une valve basse pression soit de l’injection de vapeur de

manière à définir la courbe de compression corrigée.

Section(s) ciblée(s) : � aérospatiale (A)

� électromécanique (E)

� mécanique (M)

A

E

M

Contact (entreprise) : (nom, e-mail)

S. Winand & B. Robinet, Emerson Climate Technologies

([email protected] , [email protected])

Contact (ULg) : V. Lemort ([email protected])

Promoteur académique : V. Lemort ([email protected])

Description : Afin d’optimaliser les performances des compresseurs scroll à

certaines conditions d’utilisation, il est nécessaire de leurs ajouter soit

une valve basse pression, soit une injection de vapeur. Ces deux

composants supplémentaires modifient la courbe de compression

interne du scroll et impactent les règles de dimensionnements de celui-

ci.

Le but de ces deux TFE est d’adapter un modèle analytique existant de

compresseur scroll. Ce modèle permettra de définir, a priori, la courbe

de compression interne en intégrant l’impact soit de la valve basse

pression, soit de l’injection de vapeur.

Une campagne de tests en laboratoire devra également être mise en

place de façon à, d’une part, comprendre les modifications ainsi que

les paramètres influençant la courbe de compression et, d’autre part,

pour servir à la validation du modèle analytique.

La dernière partie du travail consistera en l’utilisation du modèle

analytique de manière à définir les valeurs optimales des paramètres

de design.

Ces TFE seront idéalement accompagnés d’un stage en entreprise.

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Outre les TFE proposés ci-dessus, le Laboratoire de Thermodynamique possède de nombreux

contacts dans les mondes académiques et industriels. Ces contacts se montrent en général disposés

à accueillir des étudiants pour un stage au sein de leurs équipes de recherche. Les candidatures pour

ce genre de stage se font après entretien avec l'étudiant et sur base d'un CV envoyé au partenaire.

Le stage se poursuit par un TFE qui peut être réalisé soit chez le partenaire, soit à l'ULg.

Partenaires académiques à l'étranger:

Universidad de Concepción (Chili).

Contact: Cristian Cuevas

Domaine: Efficacité énergétique du bâtiment, HVAC

NB: Connaissance préalable de l'Espagnol souhaitée.

TU München (Allemagne):

Contact: Andrea Schuster

Domaine: Cycles de Rankine Organiques de petite taille

NB: Notions d'Allemand souhaitées.

Massachussetts Institute of Technology (MIT)

Contact: Matthew O'rosz.

Domaines: Cycles de Rankine Organique de petite taille, concentration solaire

Agricultural University of Athens Contact: George Papadakis

Domaine: Cycles de Rankine Organiques

VTT – Technical Research Centre of Finland, Finlande Contact: Prof. Markku Virtanen

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments, confort

Ecole des Mines de Paris, France Prof. Jérôme Adnot et Prof. Dominique Marchio

Domaine: Efficacité énergétique des bâtiments, Pompes à chaleur…

Ecole Polytechnique de Montréal, Canada) Prof. Michel Bernier et Prof. Michael Kummert

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments, Géothermie, net zero energy buildings

Concordia University, Montréal, Canada Prof. Radu Zmeureanu

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments, commissioning…

University of Cardiff, UK Prof. Ian Knight

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments, audit énergétique

University of Tsinghua, Chine Prof. Y. Jiang

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments

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ULg/FSA - Département Aérospatiale & Mécanique

Texas A&M University, US Prof. J. Haberl et Prof. D. Claridge

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments, commissioning…

U. Berkeley, US Prof. P. Haves & M. Wetter

Domaine: Efficacité énergétique des bâtiments (modélisation)

KU Leuven Prof. L. Helsen et Prof. D. Saelens

Domaine : Model Predictive Control, Ground coupled heat pumps…

Université de Gand Prof. M. De Paepe

Domaine : Echangeurs de chaleur, machines frigorifiques

Université de Purdue (USA) Prof. J. Braun et E. Groll

Domaine : Echangeurs de chaleur, machines frigorifiques, compresseurs

Université du Wisconsin (USA) Prof. S. Klein

Domaine : machines frigorifiques, énergie solaire

Partenaires industriels:

Bureau 3E, Bruxelles Contacts: Roel de Koninck et Philippe Baudin

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments

− Tractebel Engineering, Bruxelles Contact : Andrei Ternoveanu

Domaine : Efficacité énergétique des bâtiments

− Atlas Copco Belgium (Anvers) Contact: Anton Goethals

Domaine: Récupération de chaleur, Compresseurs volumétriques

− Thalès Aliena Space (Cannes) Contact : Julien Hugon

Domaine: Applications spatiales

− Volvo Trucks (Lyon) Contact: Nicolas Espinoza

Domaine: Récupération de chaleur sur camions

− Enertime (Paris) Contact: Gilles David

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Domaine : Energies renouvelables

− Renault (Paris) Contact: Robert Yu

Département: Groupe thermique et qualité de l'air.

Domaine: Récupération de chaleur sur véhicule

− PSA Peugeot Citroën (Paris) Contact: Jean-François Robin

Domaine: Climatisation et chauffage des véhicules hybrides

− Mecachrome (France) Contact: Sébastien Vermeiren

Domaine: Moteurs à combustion interne, Sport Automobile, Récupération de chaleur.

− Emerson Climate Technologies (Welkenraedt) Contact: Eric Winandy

Domaine: Compresseurs scroll

− Arcelor Mittal (Liège)

Contact: Laurent Geron

Domaine: Matériaux pour applications énergétiques.