| Titre de série : |
Mémoire Master d'ingénierie Energie |
| Titre : |
Modélisation du rayonnement solaire pour la simulation des performances thermiques des Eco-bâtiments en Afrique Subsaharienne |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Iliassou SALOU NOUHOUN |
| Année de publication : |
2020 |
| Importance : |
77 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
La connaissance du gisement solaire en un site donné dépend de la disponibilité des appareils de mesure sur ce site ou à proximité. Or, le réseau météorologique est en général peu dense. L’objectif principal du présent travail consiste à modéliser et quantifier la densité de flux solaire incident sur les différentes façades d’un bâtiment bioclimatique, dans le but de concevoir un outil pouvant répondre au besoin d’estimation des gains solaires en Afrique subsaharienne. Une étude comparative des résultats obtenus par simulation à partir de trois modèles et de ceux mesurés a montré que, le modèle RETS2v5 proposé par Gueymard (2008) et celui de Bird (1981) permettent de mieux prédire le rayonnement solaire dans notre contexte d’étude. Les résultats obtenus avec ces deux modèles montrent une forte corrélation du coefficient de détermination R² de 0,99 en moyenne pour chacun. Par ailleurs, le logiciel Matlab est utilisé pour créer un outil composé de 4 algorithmes. L’algorithme SPA proposé par Reda et Andrea (2004) a été utilisé pour le calcul de la position du soleil avec une erreur de 0,0003°. Le modèle RETS2v5 a été utiliser pour la prédiction des composants du rayonnement solaire direct, diffus et global horizontal. L’algorithme de Perez (1990) a été utilisé pour le calcul du rayonnement diffus sur les parois inclinées. Enfin, l’algorithme reindl2 développer par Reindl et al (1990) est proposé pour l’extraction de la composante diffuse du global pour des utilisateurs disposant des données du rayonnement global. Par ailleurs, les simulations numériques ont permis de comparer l’évolution de flux solaire durant une journée complète sur les parois verticales Sud, Est, Nord, Ouest et toiture d’un bâtiment pilote. Les résultats montrent différentes proportions de rayonnements variables suivant la position des parois avec un fort potentiel pour la toiture allant jusqu’à 900 W/m². Afin de contribuer à la validation énergétique des bâtiments pilotes de 2iE, une étude d’influence d’ombrage sur des bâtiments pilotes est proposée par simulation 3D et thermographie. On a pu constater que l’ombre portée par ces bâtiments diminue de 15 % le rayonnement reçu par une paroi.
Abstract : The knowledge of the solar potential at a given site depends on the availability of measuring devices at or near that site. However, the weather network is generally not very dense. The main objective of this work is to model and quantify the incident solar flux density on the different facades of a bioclimatic building, in order to design a tool that can meet the need for estimating solar gains in sub-Saharan Africa. A comparative study of the results obtained by simulation from three models and those measured showed that the RETS2v5 model proposed by Gueymard (2008) and that of Bird (1981) makes it possible to better predict solar radiation in our study context. The results obtained with these two models show a strong correlation of the R² coefficient of determination of 0.99 on average for each. In addition, the Matlab software is used to create a tool composed of 4 algorithms. The SPA algorithm proposed by Reda and Andrea (2004) was used to calculate the position of the sun with an error of 0.0003°. The RETS2v5 model was used to predict the components of direct, diffuse and global horizontal solar radiation. The algorithm of Perez (1990) was used for the calculation of scattered radiation on sloping walls. Finally, the reindl2 algorithm developed by Reindl et al (1990) is proposed for the extraction of the diffuse component of the global for users with global radiation data. In addition, numerical simulations were used to compare the evolution of solar flux over a full day on the vertical walls of a pilot building (South, East, North, West and roof). The results show different proportions of varying radiation depending on the position of the walls with a high potential for the roof up to 900 W/m². In order to contribute to the energy validation of 2iE pilot buildings, a study of the influence of shading on pilot buildings is proposed by 3D simulation and thermography. It has been observed that the shadow cast by these buildings reduces the radiation received by a wall by 15%. |
Mémoire Master d'ingénierie Energie. Modélisation du rayonnement solaire pour la simulation des performances thermiques des Eco-bâtiments en Afrique Subsaharienne [texte imprimé] / Iliassou SALOU NOUHOUN . - 2020 . - 77 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
La connaissance du gisement solaire en un site donné dépend de la disponibilité des appareils de mesure sur ce site ou à proximité. Or, le réseau météorologique est en général peu dense. L’objectif principal du présent travail consiste à modéliser et quantifier la densité de flux solaire incident sur les différentes façades d’un bâtiment bioclimatique, dans le but de concevoir un outil pouvant répondre au besoin d’estimation des gains solaires en Afrique subsaharienne. Une étude comparative des résultats obtenus par simulation à partir de trois modèles et de ceux mesurés a montré que, le modèle RETS2v5 proposé par Gueymard (2008) et celui de Bird (1981) permettent de mieux prédire le rayonnement solaire dans notre contexte d’étude. Les résultats obtenus avec ces deux modèles montrent une forte corrélation du coefficient de détermination R² de 0,99 en moyenne pour chacun. Par ailleurs, le logiciel Matlab est utilisé pour créer un outil composé de 4 algorithmes. L’algorithme SPA proposé par Reda et Andrea (2004) a été utilisé pour le calcul de la position du soleil avec une erreur de 0,0003°. Le modèle RETS2v5 a été utiliser pour la prédiction des composants du rayonnement solaire direct, diffus et global horizontal. L’algorithme de Perez (1990) a été utilisé pour le calcul du rayonnement diffus sur les parois inclinées. Enfin, l’algorithme reindl2 développer par Reindl et al (1990) est proposé pour l’extraction de la composante diffuse du global pour des utilisateurs disposant des données du rayonnement global. Par ailleurs, les simulations numériques ont permis de comparer l’évolution de flux solaire durant une journée complète sur les parois verticales Sud, Est, Nord, Ouest et toiture d’un bâtiment pilote. Les résultats montrent différentes proportions de rayonnements variables suivant la position des parois avec un fort potentiel pour la toiture allant jusqu’à 900 W/m². Afin de contribuer à la validation énergétique des bâtiments pilotes de 2iE, une étude d’influence d’ombrage sur des bâtiments pilotes est proposée par simulation 3D et thermographie. On a pu constater que l’ombre portée par ces bâtiments diminue de 15 % le rayonnement reçu par une paroi.
Abstract : The knowledge of the solar potential at a given site depends on the availability of measuring devices at or near that site. However, the weather network is generally not very dense. The main objective of this work is to model and quantify the incident solar flux density on the different facades of a bioclimatic building, in order to design a tool that can meet the need for estimating solar gains in sub-Saharan Africa. A comparative study of the results obtained by simulation from three models and those measured showed that the RETS2v5 model proposed by Gueymard (2008) and that of Bird (1981) makes it possible to better predict solar radiation in our study context. The results obtained with these two models show a strong correlation of the R² coefficient of determination of 0.99 on average for each. In addition, the Matlab software is used to create a tool composed of 4 algorithms. The SPA algorithm proposed by Reda and Andrea (2004) was used to calculate the position of the sun with an error of 0.0003°. The RETS2v5 model was used to predict the components of direct, diffuse and global horizontal solar radiation. The algorithm of Perez (1990) was used for the calculation of scattered radiation on sloping walls. Finally, the reindl2 algorithm developed by Reindl et al (1990) is proposed for the extraction of the diffuse component of the global for users with global radiation data. In addition, numerical simulations were used to compare the evolution of solar flux over a full day on the vertical walls of a pilot building (South, East, North, West and roof). The results show different proportions of varying radiation depending on the position of the walls with a high potential for the roof up to 900 W/m². In order to contribute to the energy validation of 2iE pilot buildings, a study of the influence of shading on pilot buildings is proposed by 3D simulation and thermography. It has been observed that the shadow cast by these buildings reduces the radiation received by a wall by 15%. |
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