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DYNABIOSOL : Bio-inspired design of a dynamic solar Photovoltaic envelope with evolving functionalities
No full textL'urgence climatique, l'augmentation de demandes énergétiques et l'épuisement de ressources fossiles ont mené à des ambitions énergétiques et environnementales de plus en plus élevées. Dans le secteur de bâtiment, ces ambitions visent à des bâtiments résilients, durables, à faible impact environnemental et à énergie positive. L'innovation de l'enveloppe du bâtiment, qui est un élément clé de son efficacité énergétique, est donc primordiale. En effet, l'enveloppe est souvent conçue sur des bases de fonctionnalités statiques. Pourtant, elle devrait être comme une interface adaptative et multifonctionnelle, qui échange et exploite les effets de son environnement, afin d'assurer la qualité des ambiances intérieures et la production d'énergie de fonctionnement du bâtiment.Dans ce contexte, cette thèse consiste à la conception d'une facade adaptative à composants photovoltaïques (PV) intégrés. Les fonctionnalités adaptives sont visées tant pour l'amélioration de sa performance thermique que pour la maximisation de la production électrique des modules photovoltaïques. L'obtention d'un élément d'enveloppe, muni de fonctionnalités dynamiques et adaptatives, fait souvent recours à des systèmes mécaniques et de contrôles complexes. Pour cette raison, une approche de bioinspiration et l'utilisation des matériaux intelligents sont choisies pour obtenir des mécanismes d'adaptation flexibles et intelligemment low-tech.L'approche consiste à l'analyse thermique et électrique d'une facade photovoltaïque de base. Dans notre étude, elle est composée de modules PV bifaciaux, d'une lame d'air ventilée et d'un mur multicouche. Le principe est d'identifier des propriétés limitant cette facade à des fonctionnalités statiques. De cette manière, les êtres vivants en lien avec les propriétés identifiées et pouvant franchir ses limitations sont explorés. Par la suite, les matériaux intelligents pouvant assurer les stratégies bioinspirées sont sélectionnés afin de développer le nouveau concept. Enfin, la solution est validée grâce à des études expérimentales sur les échantillons de composants intelligents choisis et sur un prototype à échelle réduite de la facade. Des études numériques de faisabilité et d'analyse de performance énergétique à l'échelle du bâtiment sont également réalisées.Cette démarche a conduit à l'application de composants de bilames thermosensibles et réfléchissants sur le mur derrière les modules PV. Les bilames, en forme de lamelle rectangulaire sont disposés sur le mur en face des cellules PV. Lorsque la température augmente, ils fléchissent progressivement. Leur déformation cyclique permet d'ajuster les fonctionnalités de la facade suivant trois principes. Premièrement, en été, la facade photovoltaïque se rafraichit grâce à l'ombrage du mur et à la dissipation de chaleur par augmentation progressive de surface d'échange dans la lame d'air. Deuxièmement, en hiver, l'énergie solaire thermique est collectée soit en fermant la lame d'air ou par la valorisation de l'air préchauffée. Enfin, la production électrique des modules PV est optimisée grâce à la réflexion des rayons solaires vers la face arrière des modules bifaciaux par les bilames. Les études expérimentales et numériques réalisées ont permis de valider le potentiel du concept pour l'amélioration de l'efficacité énergétique, surtout pour l'augmentation de la production d'électricité et la performance thermique en été.Climate change, growing energy demand and depletion of fuel resources have led to increasingly high energy and environmental ambitions. These ambitions aim for resilient, sustainable, zero carbon and positive energy buildings in the building sector. Radical innovation in building envelope technologies is paramount as it is a key element in building energy efficiency. Indeed, the envelope is often designed on the basis of static functionalities rather than an adaptive and multifunctional interface. However, in the latter case, it would interact with and benefit from the effects of its external environment to ensure a comfortable indoor environment and the production of the building operating energy.In this context, this thesis consists in the design of an adaptive facade with integrated photovoltaic (PV) components. The adaptive functionalities are developed to improve both the thermal performance of the facade and the electrical production of the PV modules. Designing such an envelope element often requires complex mechanical and control systems to implement dynamic and adaptive functionalities. For this reason, we have chosen to adopt a bioinspiration approach and use smart materials to achieve flexible and low-tech adaptation mechanisms.The methodology involves the analysis of the thermal and electrical behaviour of a standard photovoltaic facade. In our case, it comprises bifacial PV modules, a ventilated air gap and a multilayer wall. The principle is to identify the properties limiting that facade to static functionalities. From this step, biological mechanisms related to the identified properties, and that can overcome the limitations are explored. Afterwards, smart materials enabling to implement the bioinspired strategies are selected. Finally, the outline of the new concept is developed with the principles involved. The solution is validated through experimental studies on the samples of the selected materials and on a reduced-scale prototype of the facade. Numerical feasibility studies and energy performance analysis at the building scale are also carried out.The developed solution consists in the application of thermosensitive and reflective bilayer components on the wall behind the PV modules. Those components are thin rectangular slats applied opposite to the PV cells. When the temperature rises, they gradually bend. Their cyclic deformation allows the adjustment of the facade functionalities according to three principles. First, in summer, the PV facade is cooled by shading the wall and dissipating heat through the increased thermal surface exchange in the air gap. Second, in winter, solar thermal energy is harvested by closing the air gap or recovering preheated air. Finally, the bilayers enhance the PV power output because of their high reflection of the irradiance to the backside of the bifacial PV modules. The experimental and numerical studies have validated the potential of the design to improve building energy efficiency, especially for increasing yearly electricity production and thermal performance in summer
Performances de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides intégrables à l\u27enveloppe des bâtiments. Etude expérimentale et modélisation adaptée
No full textCette thèse se bas sur les projets Slar Steel (ADEME/PUCA) et Toit PV-Th (ANR-PREBAT). Son objectif est de concevoir une configuration innovante de composant Hybride multi-fonctionnel et intégrable à l\u27enveloppe des bâtis, basée sur la juxtaposition des fonctions de production thermique et électrique. Ainsi, ont été proposées deux configurations de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides (à air et à eau) intégrables en toiture et composé de modules PV à support métallique nervuré. A l\u27intérieur des nervures, sont disposés des systèmes producteurs d\u27eau chaude. Des modèles thermiques et électriques de ces prototypes ont été développés progressivement sous TRNSYS et validés étape par étape à partir d\u27expérimentations menées en régime permanent puis dynamique. Ces étapes ont permis d\u27évaluer leurs productivités thermiques et électriques et le taux de couverture solaire des besoins énergétiques pour des configurations types afin de les comparer à la production de composants standards
Dynamic study of a new concept of photovoltaic–thermal hybrid collector
No full textInternational audienceThis work presents the development of a concept of solar Photovoltaic/Thermal (PV/T) hybrid air collector. This type of collector combines the preheating of air through a gap at the underside of the PV modules in addition to the ordinary function of electricity production. The cooling of PV modules by heat extraction can improve the electrical efficiency. In this paper, a simplified dynamic two-dimensional mathematical model of solar PV/T hybrid air collector with a metal absorber is presented. The validation of this numerical model with the measured data obtained with a full-scale test bench located near Lyon is proposed. Then, a numerical parametric study is undertaken to determine the effect of the air gap ventilation type on the system preheated air thermal production and electrical production. The results show that forced ventilation provides the higher value of thermal production but natural ventilation is sufficient to cool the integrated PV modules
Performances de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides intégrables à l'enveloppe des bâtiments (Exeperimental study and adapted modelling)
No full textCette thèse se bas sur les projets Slar Steel (ADEME/PUCA) et Toit PV-Th (ANR-PREBAT). Son objectif est de concevoir une configuration innovante de composant Hybride multi-fonctionnel et intégrable à l enveloppe des bâtis, basée sur la juxtaposition des fonctions de production thermique et électrique. Ainsi, ont été proposées deux configurations de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides (à air et à eau) intégrables en toiture et composé de modules PV à support métallique nervuré. A l intérieur des nervures, sont disposés des systèmes producteurs d eau chaude. Des modèles thermiques et électriques de ces prototypes ont été développés progressivement sous TRNSYS et validés étape par étape à partir d expérimentations menées en régime permanent puis dynamique. Ces étapes ont permis d évaluer leurs productivités thermiques et électriques et le taux de couverture solaire des besoins énergétiques pour des configurations types afin de les comparer à la production de composants standards.This work is based on the Solar Steel program and on the PV-Th roof ANR-PREBAT program. The purpose of this work is to design a new configuration of multi-functional hybrid solar collector based on the superposition of the thermal and electric functions. Then, we proposed two prototypes of solar PV/T hybrid bi-fluids collector (air and water) which can be integrated into roof and are composed of some PV modules stuck on a ribbed metal absorber. Inside the rib, are installed hot water producing devices. Thermal and electrical models of these components have been developed gradually by the meaning of TRNSYS and have been validated step by step on the basis of experiments conducted in steady state and in dynamic state. These steps have permit to evaluate their thermal and electrical productivities and the energy needs solar coverage for various standard configurations in order to compare them to the productivity of some standard components.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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