Modélisation d’une serre couplée à un système de stockage thermique : développement d’un modèle et étude de validité

Timothée Maheux1,⋆^{1,\star}, Danielle Monfet2^{2}, Stéphane Gibout3^{3}, Didier Haillot1^{1}
⋆^{\star} : timothee.maheux.1@ens.etsmtl.ca
1^{1} École de Technologie Supérieure, Département de génie mécanique, LTSB, Montréal
2^{2} École de Technologie Supérieure, Département de génie de la construction, LTSB, Montréal
3^{3} Université Pau & Pays de l’Adour, LaTEP, Pau
Mots clés : Stockage thermique, Serre nordique, Modèle numérique
Résumé :

Les communautés nordiques du Nunavik, le territoire du nord du Québec, font face à des contraintes alimentaires fortes liées notamment à l’appauvrissement des ressources halieutiques et terrestres. Afin de développer l’offre alimentaire locale, une serre communautaire est installée à Kuujjuaq (2 668 habitants en 2021, latitude 58∘^{\circ} nord et longitude 68∘^{\circ} ouest). Cette serre étant conçue pour les climats continentaux, elle n’est pas thermiquement adaptée au climat nordique. Il en découle une saison de culture courte et des rendements faibles. La serre a été instrumentée en juin 2016 afin de définir les améliorations à apporter. Les mesures ont montré que malgré une ressource solaire riche, les pertes thermiques nocturnes provoquaient une chute de la température importante. Ceci freine le développement des plantes et est engendré par la faible isolation ainsi que le peu d’inertie thermique des matériaux formant la serre : les températures nocturnes intérieures restent proches des températures nocturnes extérieures. Un système de stockage thermique de l’énergie (STE) a donc été conçu, construit et testé par l’équipe afin de stocker l’énergie thermique diurne et la réinjecter dans la serre la nuit.

Bien qu’efficace, des améliorations sont envisagées et à ce titre, il est nécessaire de développer un outil d’analyse. Un modèle numérique de la serre de Kuujjuaq et de son STE a donc été développé à l’aide de l’outil Modelica. L’objectif de ce travail est d’évaluer la validité de ce modèle : une étude comparative sera présentée sur la température intérieure de la serre avec ou sans STE pendant des semaines de culture typiques. Ceci permettra à terme de définir les différents paramètres géométriques et thermiques optimaux pour la construction de futurs systèmes de stockage.

L’article complet présentera les modèles de serre et de stockage, puis la méthodologie de couplage. Nous présenterons ensuite l’étude des résultats de simulation du modèle couplé en évaluant la cohérence physique des résultats puis leur précision sur plusieurs échelles temporelles.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-038

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