Génération automatique de modèles zonaux pour l'étude du comportement thermo-aéraulique des bâtiments - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1999

Automatic generation of zonal models to study air movement and temperature distribution in buildings

Génération automatique de modèles zonaux pour l'étude du comportement thermo-aéraulique des bâtiments

Résumé

This study consists in showing that it is possible to automatically build zonal models that allow to predict air movement, temperature distribution and air quality in the whole building. Zonal models are based on a rough partitioning of the rooms. It is an intermediate approach between one-node models and CFD models. One node models consider an homogeneous temperature in each room, and for that reason, do not permit to predict the thermal comfort in a room whereas CFD models require a great amount of simulation time. To achieve this aim, the zonal model was entirely reformulated as the connection of small sets of equations. The equations describe, either the state of a sub-zone of the partitioning (such sets of equations are called « cells »), or mass and energy transfers that occur between two sub-zones (then, they are called « interfaces »). There are various « cells » and « interfaces » to represent different air flows that occur in buildings. They all have been translated into SPARK objects that form a model library. Building a simulation consists in choosing the appropriate models to represent the rooms, and connecting them. The last stage has been automated. So, the only thing the user has to do is to give the partitioning and to choose the models to be implemented. The resulting set of equations is solved iteratively with SPARK. Results of simulations in 3D-rooms are presented and compared with experimental data. Examples of zonal models are also given. They are applied to the study of a group of two rooms, a building, and a room the geometry of which is complex.
Cette étude a pour objet de montrer qu'il est possible de générer automatiquement des modèles zonaux pour l'étude du comportement thermique et aéraulique des bâtiments. Les modèles zonaux sont basés sur le partitionnement des pièces en un petit nombre de sous-volumes. Cette approche est intermédiaire entre celle des modèles à un noeud (qui considèrent que la température est homogène dans chaque pièce, et pour cette raison ne permettent pas de prédire le confort thermique dans une pièce) et celle des codes CFD (qui sont très coûteux en temps de calcul). Pour atteindre notre objectif, nous avons reformulé le modèle zonal. Ceci a consisté à regrouper les équations de description du comportement du bâtiment dans des sous-systèmes d'équations. Ce regroupement est calqué sur le découpage spatial des pièces. Ainsi, les équations de bilan et d'état appliquées à un sous-volumes forment les modules de la famille des « cellules » et celles de transfert entre deux sous-volumes forment les modules de la famille des « interfaces ». Ces familles sont constituées de plusieurs modèles correspondant aux différents types d'écoulement qui se développent dans les bâtiments. Ceux-ci ont été traduits en objets SPARK, lesquels forment la bibliothèque de modèles. Construire une simulation consiste à choisir les modèles appropriés pour décrire les pièces et à les connecter. Cette dernière étape a été automatisée, si bien qu'il ne reste plus à l'utilisateur qu'à donner le partitionnement et à choisir les modèles qu'il désire implémenter. Le système d'équations résultant est résolu par le solveur de SPARK. Des résultats de simulations pour différentes configurations d'écoulement dans des pièces sont présentés et comparés à des données expérimentales. Nous donnons également des exemples d'application de la méthode zonale à l'étude d'un groupe de deux pièces, d'un bâtiment et d'une pièce de géométrie complexe.
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Dates et versions

tel-00492772 , version 1 (16-06-2010)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00492772 , version 1

Citer

Marjorie Musy. Génération automatique de modèles zonaux pour l'étude du comportement thermo-aéraulique des bâtiments. Ingénierie de l'environnement. Université de La Rochelle, 1999. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00492772⟩
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