Photovoltaic electricity production in a residential house on Réunion

In this paper, the electrical energy generation of photovoltaic (PV) arrays is discussed for three cities on the island of Réunion (the Republic of France) located in the Indian Ocean. Each PV array has a different orientation as it is placed at different parts of the roof of a residential house that supposedly is a sustainable building. The electrical energy generation is obtained by using EnergyPlus software and measured solar radiation data. The highest generation of electric energy is found for the PV array located at the north roof surface. The generation of electric energy at the east-facing PV array is larger than that at the west-facing PV array. The electrical energy generation for the city of Le Port on the coast is higher than that for the cities of Cilao, and Plaine des Cafres that are located in the mountains of Réunion

Contribution à l’étude du couplage énergétique enveloppe / système dans le cas de parois complexes photovoltaïques (PC - PV)

This thesis presents a thermal and electrical modelling of PV walls integrated to buildings. The particularity of this model is that the heat transfer that occurs through the panel to the building is described so that both building and PV thermal modelling are fully coupled. This has the advantage of allowing the prediction of the impact of PV installation on the building temperature field and also the comfort inside it. The aim of this study is to show the impact of the PV panels in terms of level of insulation or solar protection for the building. Moreover, the study has been conducted in La Reunion Island, where the climate is tropical and humid, with a strong solar radiation. In such conditions, it is important to minimise the thermal load through the roof of the building. The thermal model is integrated in a building simulation code and is able to predict the thermal impact of PV panels installed on buildings in several configurations and also their production of electricity. Finally, the experimental study is used to give elements of validation for the numerical model and a sensitivity analysis has been run to put in evidence the governing parameters. It has been shown that the radiative properties of the PV panel have a great impact on the temperature field of the tested building and the determination of these parameters has to be taken with care. Results of sensitivity analysis are used to optimize the PV thermal model using the GenOpt optimization program.Cette thèse présente un modèle thermique et électrique de paroi photovoltaïque (PV) intégrée ou semi-intégrée au bâtiment. La particularité du modèle est le transfert de chaleur entre le panneau et le bâtiment, décrit de telle manière que leurs modèles respectifs soient totalement couplés. Ceci a l'avantage de permettre la prédiction de l'impact de l'installation PV sur le champ de température du bâtiment et donc sur le confort thermique associé. Le but de l'étude est de mettre en évidence l'impact des panneaux PV en termes d'isolation thermique ou de protection solaire pour le bâtiment et la résultante en termes de gain énergétique. De plus, une séquence expérimentale a été menée à l'île de La Réunion, où le climat est tropical et humide, avec un rayonnement solaire important. Dans de telles conditions, il est important de minimiser la sollicitation thermique à travers l'enveloppe du bâtiment, en particulier la toiture. Le modèle est intégré à un code de simulation thermique du bâtiment (ISOLAB) et peut prédire l'impact des panneaux PV installés selon différentes configurations, mais aussi le productible photovoltaïque de l'installation. Finalement, l'étude expérimentale est utilisée pour fournir des éléments de validation du modèle numérique et une analyse de sensibilité est lancée pour mettre en évidence les paramètres les plus influents du modèle. Il a été démontré que les paramètres radiatifs du panneau PV ont un impact important sur le champ de température du bâtiment et que leur détermination doit être faite correctement. Les résultats de cette analyse sont ensuite utilisés pour optimiser le modèle thermique à l'aide du logiciel d'optimisation GenOpt

Contribution to the study of thermal coupling of building with photovoltaic complex walls

Cette thèse présente un modèle thermique et électrique de paroi photovoltaïque (PV) intégrée ou semi-intégrée au bâtiment. La particularité du modèle est le transfert de chaleur entre le panneau et le bâtiment, décrit de telle manière que leurs modèles respectifs soient totalement couplés. Ceci a l'avantage de permettre la prédiction de l'impact de l'installation PV sur le champ de température du bâtiment et donc sur le confort thermique associé. Le but de l'étude est de mettre en évidence l'impact des panneaux PV en termes d'isolation thermique ou de protection solaire pour le bâtiment et la résultante en termes de gain énergétique. De plus, une séquence expérimentale a été menée à l'île de La Réunion, où le climat est tropical et humide, avec un rayonnement solaire important. Dans de telles conditions, il est important de minimiser la sollicitation thermique à travers l'enveloppe du bâtiment, en particulier la toiture. Le modèle est intégré à un code de simulation thermique du bâtiment (ISOLAB) et peut prédire l'impact des panneaux PV installés selon différentes configurations, mais aussi le productible photovoltaïque de l'installation. Finalement, l'étude expérimentale est utilisée pour fournir des éléments de validation du modèle numérique et une analyse de sensibilité est lancée pour mettre en évidence les paramètres les plus influents du modèle. Il a été démontré que les paramètres radiatifs du panneau PV ont un impact important sur le champ de température du bâtiment et que leur détermination doit être faite correctement. Les résultats de cette analyse sont ensuite utilisés pour optimiser le modèle thermique à l'aide du logiciel d'optimisation GenOpt.This thesis presents a thermal and electrical modelling of PV walls integrated to buildings. The particularity of this model is that the heat transfer that occurs through the panel to the building is described so that both building and PV thermal modelling are fully coupled. This has the advantage of allowing the prediction of the impact of PV installation on the building temperature field and also the comfort inside it. The aim of this study is to show the impact of the PV panels in terms of level of insulation or solar protection for the building. Moreover, the study has been conducted in La Reunion Island, where the climate is tropical and humid, with a strong solar radiation. In such conditions, it is important to minimise the thermal load through the roof of the building. The thermal model is integrated in a building simulation code and is able to predict the thermal impact of PV panels installed on buildings in several configurations and also their production of electricity. Finally, the experimental study is used to give elements of validation for the numerical model and a sensitivity analysis has been run to put in evidence the governing parameters. It has been shown that the radiative properties of the PV panel have a great impact on the temperature field of the tested building and the determination of these parameters has to be taken with care. Results of sensitivity analysis are used to optimize the PV thermal model using the GenOpt optimization program

Technological review of Tubular Daylight Guide System from 1982 to 2020

International audienceT.D.G.S., "Tubular Daylight Guidance Systems", are natural lighting processes based on the transport of light. In 1990, they were judged by Littlefair as the most innovative technology in daylighting [1]. From 1982 to 2020, this paper is a state of the art on the different processes of tubular daylight guide systems. The key words used to carry out the census are: light pipe; light tube; light guide; sun pipes; solar pipes; solar light pipes; daylight pipes; tubular skylight; sun scoop; tubular daylighting device; tubular daylight guide systems; mirrored light pipe. A classification by type of process is proposed (collection, transport or diffusion) for each technology identified in the literature.Les D.G.L.T., "Dispositifs de Guides Lumineux Tubulaires", sont des processus d'éclairement naturel basés sur le transport de la lumière. En 1990, ils ont été jugés par Littlefair comme la technologie la plus innovante en matière d'éclairement naturel [1]. Cet article fait le point sur les différents procédés des systèmes tubulaires de guidage de la lumière du jour de 1982 à 2020. Les mots clés utilisés pour effectuer le recensement sont : conduit de lumière ; tube de lumière ; guide de lumière ; tube solaire ; conduit de lumière du jour ; puits de lumière tubulaire ; conduit de lumière réfléchissant ; systèmes tubulaires de guidage de la lumière du jour. Une classification par type de procédé est proposée (collecte, transport ou diffusion) pour chaque technologie identifiée dans la littérature

Is Loose-Fill Plastic Waste an Opportunity for Thermal Insulation in Cold and Humid Tropical Climates?

This paper addresses the plastic waste management challenge by proposing a sustainable solution for the building sector. The proposed solution uses Loose-Fill Plastic Waste (LFPW) as a thermal insulation material, the world’s first in plastic waste recovery. To investigate the potential of this new path, an experimental study was conducted on test cells in Reunion Island’s cold and wet climate. It was revealed that LFPW (size between 3 and 4 mm with 8 cm thickness) can reduce surface temperatures by nearly 3.2 °C, with a maximum difference by almost 22.2 °C. The thermal phase shift is significant (190 mn) and comparable to conventional thermal insulation solutions. The study results suggest that LFPW can provide an effective and economical solution to the challenge of plastic waste management while promoting sustainable development

Apports de dispositifs de vitrages innovants en physique du bâtiment : Modélisation, Expérimentation et Applications

Les dispositifs d’éclairage naturel innovants constituent des procédés techniques à haute performance énergétique, pouvant être avantageusement utilisés dans le bâtiment, en particulier à l’échelle locale où le gisement solaire extérieur est très abondant.L’objectif de la thèse est d’étudier le comportement de composants complexes du type vitrages intelligents, qui ont la capacité de changer ses propriétés thermo-optiques, réversiblement, en réponse à un stimulus. La modélisation physique et informatique à l’échelle des codes de simulation en physique des bâtiments, la validation globale des modèles élaborés, leur intégration à des plateformes du laboratoire et leur l’application à des cas concrets concernant La Réunion constitueront les principales parties de cette étude. In fine, l’objectif de ces travaux est d’intégrer les modèles élaborés à des outils de simulation du comportement thermique et photométrique de bâtiments (du type CODYRUN/ENERGY+), fournissant ainsi les moyens de prédiction fine et simultanée des impacts énergétiques et des conditions de conforts thermique et visuel.Ce poster a été présenté lors de l'Assemblée générale du Laboratoire PIMENT en Juin 2016