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1 MODELISATION DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE DANS LENVIRONNEMENT DE SIMULATION SIMSPARK MODELISATION DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE DANS.

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1 1 MODELISATION DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE DANS LENVIRONNEMENT DE SIMULATION SIMSPARK MODELISATION DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE DANS LENVIRONNEMENT DE SIMULATION SIMSPARK E. Wurtz 1, L. Mora 2, K.C. Mendonça 3, C. Maalouf *4 E. Wurtz 1, L. Mora 2, K.C. Mendonça 3, C. Maalouf *4 1- INES, CNRS, Savoie Technolac, France 1- INES, CNRS, Savoie Technolac, France 2- TREFLE, Université de Bordeaux, France 2- TREFLE, Université de Bordeaux, France 3- Pontfical Catholic University of Parana, Curitiba, Brazil. 3- Pontfical Catholic University of Parana, Curitiba, Brazil. 4- LEPTAB, University of La Rochelle, France 4- LEPTAB, University of La Rochelle, France

2 2 Motivations Développement des modèles dans un environnement basé sur les équations afin de les coupler avec des codes externes Développement des modèles dans un environnement basé sur les équations afin de les coupler avec des codes externes Modélisation des phénomènes de transfert de masse et de chaleur dans le bâtiment afin de caractériser: Modélisation des phénomènes de transfert de masse et de chaleur dans le bâtiment afin de caractériser: –Lair et lenveloppe du bâtiment –La présence de lhumidité –Les équipements/ le contrôle –Lenvironnement extérieur Couplage de modèles de niveaux de finesse différents (nodal, zonal, CFD ) Couplage de modèles de niveaux de finesse différents (nodal, zonal, CFD )

3 3 Lapproche zonale Equations de conservation de masse et dénergie Integration sur un large volume Zones standard: pas découlement moteur (équation de Bernoulli ) Les variables détat sont homogènes Conservation de masse et dénergie, Loi des gaz parfait Zones spécifiques: écoulements moteur ( jet, panache,…) Conservation de masse et dénergie Loi des gaz parfaits Relation empirique Choix dun modèle découlement approprié Valeurs des variables détat pour chaque zone Détermination des zones standard

4 4 Modèles implémentés pour les approches zonales et nodales Air : Air : –Transfert de masse: air, polluant et transport dhumidité –Transfert de chaleur (convection, diffusion) Enveloppe: Enveloppe: –Infiltration (Ouvertures verticales) –Convection, conduction, radiation (méthode de lenceinte fictive) –Sorption des polluants et de lhumidité Composants de systèmes thermiques: ventilateurs, échangeurs, batteries, roue dessiccante, humidificateur, capteurs solaires Composants de systèmes thermiques: ventilateurs, échangeurs, batteries, roue dessiccante, humidificateur, capteurs solaires

5 5 Equations de lair (Zone standard) Conservation de la masse de lair sec Conservation de la vapeur de la vapeurConservationdénergie

6 6 Autres é quations (zone standard)

7 7 Equations de transfert dair (entre deux zones standards) Air sec

8 8 Transfert de vapeur (entre deux zones standard) Transport de vapeur Diffusion de vapeur

9 9 Modèle de lenveloppe du bâtiment: Transferts de masse et de chaleur couplés (UMIDUS) Cons. de masse Cons. de masse Cons. dénergie Cons. dénergie Conditions aux limites Conditions aux limites Equation de masse Equation de masse Equation dénergie Equation dénergie

10 10 Présentation de la librairie

11 11 Construction dun problème avec SPARK Exemple: un modèle zonal 2x2 Exemple: un modèle zonal 2x2 Choix et connexion des objets Choix et connexion des objets

12 12 Connexion des objets Exemple de connexion entre une interface et ses deux cellules adjacentes Exemple de connexion entre une interface et ses deux cellules adjacentes Cellule 1 Cellule 2 Interface

13 13 Application: role de lenveloppe sur les transferts dhumidité Un bureau ventilé entouré dun espace climatisé (t=24°C, RH=50%) avec un mur en contact avec lextérieur Un bureau ventilé entouré dun espace climatisé (t=24°C, RH=50%) avec un mur en contact avec lextérieur Tous les murs ont une épaisseur de 10 cm (béton) Tous les murs ont une épaisseur de 10 cm (béton) Un modèle zonal de 27 cellules avec 3 modèles différents denveloppe: Un modèle zonal de 27 cellules avec 3 modèles différents denveloppe: –Transfert de chaleur –Prise en compte des transferts dhumidité (phase vapeur) –Phase vapeur et liquide Simulation pour 44 heures Simulation pour 44 heures

14 14 Resultats au centre du local Temperature Humidité relative

15 15 Conclusion et perspectives Une librairie de modèles zonaux permettant détudier le comportement hygrothermique des locaux climatisés a été proposée. Une librairie de modèles zonaux permettant détudier le comportement hygrothermique des locaux climatisés a été proposée. La prise en compte des transfert de masse et de chaleur dans le bâtiment permet de mieux caractériser les conditions de lair intérieur. La prise en compte des transfert de masse et de chaleur dans le bâtiment permet de mieux caractériser les conditions de lair intérieur. La validation de cette librairie est en cours dans le cadre de la tache 41 de lAgence Internationale de lEnergie. La validation de cette librairie est en cours dans le cadre de la tache 41 de lAgence Internationale de lEnergie.


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