Experimental and numerical investigations of a zeolithe 13X/water reactor for solar heat storage in buildings

Résumé et principaux résultats

This paper addresses the thermal performances of a zeolite-based open sorption heat storage system to provide thermal energy for space heating needs. The study focuses on the experimentation of a significant scale prototype using zeolite 13X/H2O as the reactive pair, and on the development of a 1D mathematical model used to predict both the charging (desorption) and the discharging (adsorption) processes occurring inside the storage unit. The experimental campaigns and the numerical results lead to some promising conclusions on the thermal performances of such a storage unit. With 40 kg of zeolite, a temperature lift of 38 °C on average at the outlet of each zeolite's vessel during 8 h was achieved during the discharging with an airflow inlet at 20 °C, 10 g/kg of dry air of specific humidity and a flow rate of 180 m3/h. Some discrepancies between the experimental and simulation results were observed during both the charging and discharging tests, and were explained. Paper for the "Energy Conversion and Management" Journal.
Titre : Etude expérimentale et numérique d'un réacteur zéolithe 13X/eau pour le stockage d'énergie solaire dans les bâtiments
Résumé : Cet article traite des performances thermiques d'un système de stockage de chaleur par cycle de sorption ouvert dans de la zéolithe pour fournir de la chaleur de chauffage d'un bâtiment. Il rend compte des essais réalisés avec un prototype utilisant la sorption de vapeur d'eau dans de la zéolithe 13X et du développement d'un modèle mathématique 1D pour prédire la charge (désorption) et la décharge (adsorption) de ce stockage. Les résultats expérimentaux et numériques conduisent à des conclusions prometteuses sur les performances thermiques d'une telle unité. Pour un débit d'air de 180 m3/h entrant à 20°C et avec une humidité de 10 g/kg d'air sec, on observe, avec 40 kg de zéolithe, une élévation moyenne de température de l'air de 38 °C pendant 8 h lors de la phase de décharge. Les divergences observées entre les résultats expérimentaux et de simulation pendant la charge et la décharge sont expliquées. Article pour la revue "Energy Conversion and Management".

Commissions

Systèmes multiénergies

Thème

Echangeurs de chaleur

Mots-clés

Stockage thermique, Utilisation de la chaleur dans le bâtiment

Auteurs

DURIER François, HEINTZ Julien, LAGRE Davy