Rev. Phys. Appl. (Paris) 15, 559-568 (1980)
DOI: 10.1051/rphysap:01980001503055900

Captage et stockage d'énergie solaire dans l'habitat par le moyen de mur diode à chaleur latente

L. Bourdeau, A. Jaffrin et A. Moisan

Laboratoire C.N.R.S. d'Ecothermique Solaire, Observatoire de Nice, France

Abstract
Solar energy applications to space heating can now take advantage of low temperature technics using recently developed phase change materials. Calculations and experiments show that a better collector efficiency and a smoother heat restitution are obtained in a collector-wall which contains a latent heat material compared to a similar wall with sensible heat only. It is however essential to reduce night heat losses, which is here achieved by separating the collector side from the storage side and organizing one-way convective heat transfers. In the case of forced convection, the collector efficiency was optimized by using a simple model ; heat transfers in the storage were studied experimentally. As an application a 4 m2 diode wall was tested over the 1979 winter season in Nice. In the case of natural convection, where the diode wall operates passively, severe contraints are found on the possible dimensions and geometries of the system.

Résumé
L'application de l'énergie solaire au chauffage des locaux est facilitée par la mise au point récente de matériaux à changement de phase. Calculs et mesures montrent qu'une paroi à chaleur latente soumise au rayonnement solaire offre un meilleur rendement de captage et une meilleure stabilité dans la restitution qu'une paroi analogue sans changement de phase. Néanmoins, il est essentiel de réduire les pertes nocturnes, ce qui est fait dans le cas du mur diode par une circulation d'air en sens unique entre la face avant et le volume arrière isolé. Dans le cadre d'une circulation par convection forcée, une optimisation des conditions de captage et une étude de la cinétique des transferts thermiques au niveau du stockage ont été réalisées. En application, le bilan de fonctionnement d'un mur diode de 4 m2 soumis à des conditions naturelles a été dressé. Dans l'optique d'une extension du mur diode en un système entièrement passif, une étude préliminaire du fonctionnement en convection naturelle est présentée : des contraintes sévères sur les dimensions et les dispositions géométriques possibles d'une telle paroi sont mises en évidence.

PACS
4425 - Heat convection.
4430 - Heat transfer in inhomogeneous media and through interfaces.
8610K - Solar energy.
8640F - Storage in thermal energy.

Key words
convection -- energy storage -- latent heat -- solar power -- diode walls -- space heating -- phase change materials -- collector efficiency -- heat restitution -- latent heat material -- heat losses -- convective heat transfers -- forced convection -- solar energy collection -- solar energy storage -- collector wall