Université de Rennes Étude de l'efficacité énergétique d'un piston hydro CO₂ transcritique à haute réversibilité Study of the energy efficiency of a highly-reversible transcritical hydro-CO₂ piston transition énergétiquethermodynamiquepompe à chaleurénergieexergieCO2 energy transitionthermodynamicsheat pumpenergyexergyCO2 Pompes à chaleur Thermodynamique Au travers d'une conception innovante, le piston hydro-CO₂ propose une nouvelle approche thermodynamique des cycles de pompe à chaleur (PAC). Elle a pour but de minimiser les irréversibilités dans les transformations thermodynamiques et d'élargir le champs d'application des PAC dans l'industrie. Le travail échangé avec le fluide frigorigène est réalisé au travers d'un piston liquide dans des ballons sous pression (BSP). Lorsque les transformations s'enchaînent le cycle créé est appelé PAC hydro-CO₂. L'étude numérique de la PAC hydro-CO₂ décrit son principe de fonctionnement, sa conception et ses performances attendues afin d'évaluer la viabilité du projet d'un point de vue environemental, économique et technique. Le premier prototype de ce système est réalisé à une échelle 1/1000e de la version industrielle, sur une puissance d'environ 250 W. Les essais expérimentaux permettent d'identifier certains aspects de la conception à revoir pour les versions suivantes du prototype. Ils soulignent aussi le poids prépondérant des déperditions thermiques sur sa performance. Si les simulations numériques illustrent le bénéfice induit par le passage de l'échelle prototype à l'échelle industrielle, ce point reste crucial à étudier dans les futures versions du développement de la technologie. Cette étude confirme le potentiel de la technologie dans ses objectifs initiaux en rapport avec la transition énergétique industrielle. The hydro-CO₂ piston is based on a novel thermodynamic approach of heat pumps operation. It is designed to provide heating and cooling at the industrial level. The objective of this development is to overcome technological barriers that do not allow heat pumps to be part of the solutions for energy efficiency and decarbonation at the industrial level. It uses an hydraulic piston to compress and discharge the working fluid in a discontinuous approach inside pressurized vessels. Different transformations can be put end-to-end to form a cycle called the hydro-CO₂ HP. This study provides explanations on its operation principle, its design and its expected performances to establish the technology relevance from the environmental, economical and technical point of view. The first 250 W prototype has been developed. It has a 1:1000 scale compared to the envisioned applications at the industrial level. Experimental results highlighted some modifications to add on the design of the next prototype versions. They also showed the important impact of heat losses within the performance deterioration. If simulations show that this impact is reduced when up-scaling the technology towards greater capacities, they still remain an important point to solve in the upcoming developments. This study confirms this technology potential regarding its initial objectives and its contribution to the industrial energy transition. Electronic Thesis or DissertationText fr application/pdf1 : 10061 Kohttps://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversions/dafdb11f-e3ec-4c5c-a3cb-e7255a213d3a Faraldo François 1995-07-27 FR 297950533 francois.faraldo@protonmail.com 2025URENS122 http://www.theses.fr/2025URENS122 2025-06-12 Énergie, thermique, combustion Université de Rennesthesis.degree.grantor_1 26693823X Doctorat non ouiByrnePaulintervenant_1150243189JaubertJean-Noëlintervenant_2083268928TerrierMarie-Franceintervenant_5085190330MercierMathildeintervenant_6074753525Théry HétreuxRaphaëleintervenant_7070146683MaréThierryintervenant_8182660206TréméacBriceintervenant_3112399657LemortVincentintervenant_4164550887 SPI.BZHecoleDoctorale_1 267619715 Laboratoire de génie civil et génie mécanique partenaireRecherche_1 171671376 ddc:620 ByrnePaulJaubertJean-NoëlTréméacBriceLemortVincentTerrierMarie-FranceMercierMathildeThéry HétreuxRaphaëleMaréThierryUniversité de RennesSPI.BZH Laboratoire de génie civil et génie mécanique ASCII PDF 10302422 PackGy restriction 2025-06-12 2030-06-12 confidentialité 2025-06-12 2030-06-12 restriction 2025-06-12 2030-06-12