ÉCHANGEURS ET EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE (XCHG) SUJET XCHG 1 SUJET XCHG 2 LISTE DES PROJETS SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES POSSIBLES

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1 LISTE DES PROJETS SCIENTIFIQUES ET TECHNIQUES POSSIBLES Chaque équipe peut choisir un sujet parmi la liste présentée ci-dessous et doit préparer deux types de travaux : un article scientifique et technique et une présentation PPT. Les formats et spécifications de remise sont fournis sur le site Moodle du cours, onglet Évaluations sommatives. L attribution fonctionne selon la formule «premier arrivé premier servi» i.e. dès que vous aurez formé votre équipe, l heure et la date de réception par courriel du choix de projet détermineront votre priorité. Il faut cependant remplir la fiche de soumission de projet, que ce soit pour l un des projets suivants ou pour un projet que vous proposez. Une rencontre de recherche aura lieu lors de la deuxième ou troisième semaine avec l équipe de recherche qui propose le projet. Plusieurs projets sont associés à des projets en cours ou en démarrage et pourraient faire l objet d une suite (maîtrise) au sein du Groupe de recherche industrielle t3e (t3e.info). ÉCHANGEURS ET EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE (XCHG) SUJET XCHG 1 Design of a thermal destratification system for large buildings. With the support of Energy Solutions Associates, develop and validate the operation of a destratification system installed at the low level of a building that will help in the winter months to effectively redirect hot air that is normally trapped at the ceiling in buildings to be eventually lost through the building fabric (roof) to the exterior. Substantial energy savings can be derived through an effective destratification concept. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés. SUJET XCHG 2 Numerical simulations of fluid flow and heat transfer in large enclosures. A partir d un code ANSYS Fluent déjà existant ajouter des sources de ventilation distribuées dans une enceinte parallélépipédique rectangle afin d obtenir la distribution de température horizontale à 40 cm du sol la plus uniforme possible tout en restreignent le nombre d unités de ventilation installées. L objectif à moyen terme est de développer un ventilateur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. Mise à jour :

2 SUJET XCHG 3 Design of a lean ventilation unit for air extraction in large enclosures. A partir d une revue des ventilateurs existants sur le marché et de besoins spécifiques en ventilation, le projet consiste à concevoir un nouveau ventilateur de manière à proposer un produit qui coûte moins cher que les modèles qui se retrouvent sur le marché. L objectif à moyen terme est de développer un ventilateur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. SUJET XCHG 4 Design and modeling of fluid flow in the distribution unit of a dual flow fan venting unit Le projet consiste à simuler les écoulements dans un ventilateur existant et breveté avec ANSYS Fluent. Il faut vérifier l incidence de l emploi de ce ventilateur sans les trois autres parties de l échangeur thermique. L objectif à moyen terme est de développer un ventilateur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. SUJET XCHG 5 Modeling of fluid flow in the "dual flow fan" venting unit of a heat exchanger et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. Le projet consiste à simuler les écoulements dans un ventilateur existant et breveté avec ANSYS Fluent. Dans cette étude le ventilateur est intégré DANS l échangeur. Il faut déterminer les interférences des deux écoulements et tenter d apporter une solution pour réduire cette contamination des deux écoulements. En partenariat avec Énergie Solutions Mise à jour :

3 SUJET XCHG 6 Design of a cross-flow heat exchanger for the agrofood industry. A partir d études des années 2000 et d un concept implanté dans des poulaillers, le projet consiste à concevoir un nouvel échangeur destiné au milieu serricole. L objectif à moyen terme est de développer cet échangeur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA actuellement pour le milieu avicole. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. SUJET XCHG 7 Conception préliminaire d un échangeur thermique pour les bâtiments commerciaux. stockage. A partir de concepts implantés dans les serres et les poulaillers, de même qu à partir d un inventaire des échangeurs existants, le projet consiste à concevoir un nouvel échangeur destiné à être installé dans des bâtiments commerciaux. L objectif à moyen terme est de développer cet échangeur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA actuellement pour les milieux avicole et serricole. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe SUJET XCHG 8 Design of an all aluminium heat exchanger for the agrofood industry. Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. A partir d un concept implanté et vendu pour les poulaillers, le projet consiste à reconcevoir l échangeur en aluminium et le coupler avec une sortie de gaz chauds. L objectif à moyen terme est de développer cet échangeur qui complétera la gamme d échangeurs que développe ESA actuellement pour les milieux avicole et serricole. En partenariat avec Énergie Solutions et Mise à jour :

4 SUJET XCHG 9 Le chauffage de couvoirs et de poulaillers en climats nordiques : le gaz naturel, le propane et les renouvelables. Il s agit d une étude comparative du chauffage d une enceinte parallélépipédique rectangle avec différentes sources d énergie. Il faut considérer le fonctionnement au biogaz. L étude aborde : acceptation sociale, bilan énergétique, bilan environnemental, bilan financier. Comparaison des différentes manières de possiblement assurer le confort des oiseaux pendant leur période d élevage. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axes stockage et bioénergie. SUJET XCHG 10 Design of a condensation heating system for the North American food industry. Le but de ce travail consiste à mettre au point une unité de chauffage pouvant fonctionner au bio-gaz ou au gaz naturel ou au gaz propane destinée à chauffer de grandes enceintes d'élevage d'animaux (poulaillers, porcs). Les objectifs spécifiques sont : adapter l'appareil à la sortie, côté chaud, d'un échangeur thermique existant; Maximiser la possibilité de diriger le flux d'air chaud aux endroits désirés; Utiliser les produits de combustion dans l'échangeur de manière à augmenter la température de l'air préchauffé par ce dernier et évacuer directement le CO2 et la vapeur d'eau à l'extérieur. L objectif à moyen terme est de développer un brûleur qui complétera la gamme de produits que développe ESA actuellement pour les milieux avicole et serricole. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. SUJET XCHG 11 Analysis of a condensation heating system for the North American food industry. Le but de ce travail consiste à analyser une unité de chauffage pouvant fonctionner au bio-gaz ou au gaz naturel ou au gaz propane destinée à chauffer de grandes enceintes d'élevage d'animaux (poulaillers, porcs). Les objectifs spécifiques sont : Faire un bilan énergétique d'une enceinte spécifique; Déterminer les besoins en chauffage, la taille des brûleurs requis; Faire l'analyse de la combustion (gaz, CO2, H2O); Prédire les température de sortie des produits de combustion pour les condenser dans un échangeur. L objectif à moyen terme est de compléter la gamme de produits que développe ESA actuellement pour les milieux avicole et serricole. En partenariat avec Énergie Solutions et Associés et avec le Groupe t3e, axe stockage. Mise à jour :

5 ÉNERGIE SOLAIRE (SOL) SUJET SOL1 Design of a PV-T evaporator for a CO 2 heat pump Le projet consiste à coupler une thermopompe opérant en milieu nordique à un collecteur solaire photovoltaïque thermique (PV/T). Les objectifs spécifiques sont : - Prolonger le nombre d'heures d'opération de la thermopompe en utilisant des collecteurs solaires et un stockage thermique; - Concevoir, fabriquer et mesurer les performances d'un collecteur solaire hybride PV/T et de son échangeur au réfrigérant (évaporateur solaire); - Intégrer une gestion efficace des cycles de dégivrages en misaison et le déneigement des panneaux en hivers; - Évaluer la possibilité de faire fonctionner la thermopompe pour puiser la chaleur via l évaporateur solaire et l évaporateur à air simultanément. Ce projet vient en appui à la thèse de doctorat de Pierre-Luc Paradis. Une maitrise pourrait être commencée en septembre 2015 pour l un des aspects doctorat. du SUJET SOL 2 Design of a PV-based water pumping system for small communities Conception d un système de pompage de l eau photovoltaïque pour communautés isolées situées près de l équateur. Quantité d énergie disponible, calcul de la puissance requise en fonction de la hauteur et de la perte de charge. Adaptable aux rivières ou aux puits. Débit fonction de la population. Calcul du réservoir primaire. Filtres mécanique et pertes de charges. Application à des panneaux solaires PV. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel- Trottier. SUJET SOL 3 Design and testing of a cheap solar water heating system Conception d un système de chauffage de l eau pour communautés isolées situées près de l équateur. Il faut concevoir un système sans pompe avec des matériaux recyclés et faire en sorte que le coût ne dépasse pas 40 ½ 100$US. Quantité d énergie disponible, calcul de la puissance disponible en fonction de l ensoleillement. Notions de convection naturelle requises. Application à des panneaux solaires thermiques. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel-Trottier. Mise à jour :

6 SUJET SOL 4 Modelling and testing of a solar drainback system Modélisation et analyse des performances d un système de chauffage de l eau avec vidange récupérée. Il faut préparer une campagne de mesure sur un appareil existant. Le remettre en marche en complétant l instrumentation. Prévoir le drainage ultime dans la boucle d Eau de l École. Faire la campagne de mesure et effectuer des bilans d Énergie sur le système. Quantité d énergie disponible, calcul de la puissance disponible en fonction de l ensoleillement. Notions de convection naturelle et de pertes de charge requises. Application à des panneaux solaires thermiques. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel-Trottier. SUJET SOL 5 Design and testing of a vaccum-tube based solar water heating system. Le but de ce projet est de développer un collecteur solaire basé sur les tubes sous vide. Le modèle pourra être développé Solid Works ou Creo. Résultera en un projet de construction et de tests d un tel appareil réalisé dans la cadre d une maitrise ou d,un doctorast. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel- Trottier. SUJET SOL 6 Modelling of a vaccum-tube beased solar water heating system. Le but de ce projet est de développer un modèle de prédiction des échanges dans un collecteur solaire basée sur les tubes sous vide. Le modèle pourra être développé sous un logiciel tel que CFX, COMSOL, FLUENT ou OPENFOAM. Ce mod`le sera construit à partir d une code qui mod`lise les écoulements dans de tels collecteurs. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel-Trottier. Mise à jour :

7 SUJET SOL 7 Transfert thermique dans un tube sous vide employé dans un panneau solaire thermique. Le but de ce projet est de développer un modèle numérique qui permettra de prédire dans un premier temps la température de stagnation du tube (stagnation veut dire qu il n y a pas d écoulement dans le tube) et dans un deuxième temps la température de sortie du fluide caloporteur du tube sous vide (lorsqu il y aura un débit dans le tube). Le modèle pourra être développé sous un logiciel tel qu IHT, EES ou Matlab afin de résoudre les équations de transfert thermique. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel- Trottier. SUJET SOL 8 Évaluation de l influence de la conductivité et de l absorptivité à haute longueur d onde infrarouge du verre dans un tube sous vide et détermination des propriétés de l absorbeur sélectif d un tube sous vide. Le but de ce projet serait donc de : modéliser le transfert de chaleur par convection dans le vide; quantifier l hypothèse de négliger la conduction radiale; quantifier l hypothèse qui considère la température radiante du ciel comme la température ambiante de l air; Mesurer les propriétés optiques du verre et de l absorbeur sélectif (émissivité, absorptivité et transmissivité en fonction de la longueur d onde). Le modèle pourra être développé sous un logiciel tel qu IHT, EES ou Matlab afin de résoudre les équations de transfert thermique. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel-Trottier. SUJET SOL 9 Un anneau d ombrage pour mesurer le rayonnement diffus. Conception d un anneau d ombrage à ajustement continu pour la mesure de l irradiation solaire diffuse à l aide d un pyranomètre. Pilotage par le logiciel LabView. En partenariat avec le Groupe t3e, axe solaire. HélioLAB Michel-Trottier. Mise à jour :

8 PROJET INDUSTRIEL (IND) SUJET IND 1 Conception des attributs et fonctionnalités supplémentaires d une chambre climatique Le but de ce projet est de poursuivre la conversion d une chambre climatique répondant à la norme CSA C pour en faire une infrastructure de recherche permettant de faire une vaste gamme de tests d équipements de climatisation, ventilation et chauffage. En partenariat avec la firme Convectair de Ste-Thérèse Québec, membre du groupe mondial Müller. En partenariat avec le Groupe t3e, axe stockage. Possibilité de poursuivre avec un stage en entreprise de 6 mois et/ou un projet de maîtrise de 30 crédits. En appui à un projet de doctorat en démarrage et en préparation pour une thèse qui débute en septembre Mise à jour :