Doctorant énergétique/mécanique (H/F) - Développement d'une pompe de chaleur innovante

Sujet de thèse :
Titre: Intégration de réfrigérants à faible impact environnemental. Étude et développement de pompes à chaleur innovantes à fluides réactifs

Résumé du sujet :
Dans le contexte de la transition énergétique et de la décarbonation du chauffage résidentiel, le développement de systèmes thermodynamiques à haute efficacité et à faible impact environnemental constitue une priorité majeure. Le choix du fluide frigorigène utilisé dans les pompes à chaleur joue un rôle central dans cette évolution, influençant à la fois les performances énergétiques, l’empreinte environnementale et la conformité réglementaire des systèmes.
Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet de recherche "Smartfluid", coordonné par BDR Thermea en collaboration avec le LRGP (Laboratoire Réactions et Génie des Procédés). Ce projet d’une durée de 48 mois vise à concevoir une pompe à chaleur disruptive, fondée sur un principe thermodynamique innovant et une régulation intelligente embarquée, afin d’améliorer ses performances énergétiques tout en réduisant activement son impact environnemental.
Le travail doctoral proposé aura pour objectif d’évaluer la faisabilité technique, environnementale et réglementaire de l’utilisation de fluides de travail alternatifs dans les systèmes de pompes à chaleur résidentielles.
L’innovation thermodynamique du projet repose sur l’emploi d’un fluide capable de subir une réaction chimique de dimérisation, permettant d’intégrer une composante d’énergie chimique au sein du cycle de la pompe à chaleur, et ainsi d’en améliorer le rendement global.
De plus, ce fluide constitue un réfrigérant naturel, offrant une alternative plus sûre et plus respectueuse de l’environnement que le propane et d’autres réfrigérants synthétiques couramment utilisés.

Approche méthodologique :
1. État de l’art sur les fluides de travail et le cadre réglementaire.
Une revue bibliographique approfondie sera menée afin d’identifier les réfrigérants actuels et émergents utilisés pour les applications résidentielles. Cette étude portera sur leurs propriétés thermophysiques et chimiques, leur compatibilité avec les équipements existants, ainsi que sur les contraintes réglementaires associées (par ex. : réglementation F-Gas, inflammabilité, toxicité, classifications de sécurité). Ce travail permettra d’établir le contexte scientifique et réglementaire nécessaire au développement de réfrigérants de nouvelle génération.
2. Modélisation d’une pompe à chaleur résidentielle à compression de vapeur utilisant des réfrigérants inertes.
Plusieurs réfrigérants conventionnels, dits "inertes", seront étudiés à l’aide d’outils de modélisation thermodynamique développés au laboratoire. L’objectif est d’évaluer leurs performances énergétiques, leurs limites thermodynamiques et leur adéquation aux conditions d’usage résidentiel, afin d’établir une base de comparaison avec les fluides réactifs.
3. Modélisation d’
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