E. Wurtz1, L. Mora2, K.C. Mendonça3, C. Maalouf*4 MODELISATION DES TRANSFERTS DE CHALEUR ET DE MASSE DANS L’ENVIRONNEMENT DE SIMULATION SIMSPARK E. Wurtz1, L. Mora2, K.C. Mendonça3, C. Maalouf*4 1- INES, CNRS, Savoie Technolac, France 2- TREFLE, Université de Bordeaux, France 3- Pontfical Catholic University of Parana, Curitiba, Brazil. 4- LEPTAB, University of La Rochelle, France

Motivations 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: L’air et l’enveloppe du bâtiment La présence de l’humidité Les équipements/ le contrôle L’environnement extérieur Couplage de modèles de niveaux de finesse différents (nodal, zonal, CFD )

Equations de conservation de masse et d’énergie L’approche zonale Equations de conservation de masse et d’énergie Integration sur un large volume Zones standard: pas d’écoulement moteur (équation de Bernoulli ) Les variables d’état sont homogènes Conservation de masse et d’énergie, Loi des gaz parfait Zones spécifiques: écoulements moteur ( jet, panache,…) Conservation de masse et d’énergie Loi des gaz parfaits Relation empirique Détermination des zones standard Choix d’un modèle d’écoulement approprié Valeurs des variables d’état pour chaque zone

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

Equations de l’air (Zone standard) Conservation de la masse de l’air sec Conservation de la vapeur d’énergie The indoor air sub-model is constituted of a set of balance and constitutive equations for the volume of each cell and also a set of heat and mass transfer equations for the interfaces between two neighbors cells.

Autres équations (zone standard) They are the constitutive equations.

Equations de transfert d’air (entre deux zones standards) Air sec Here it is presented the mass transfer equations for the dry air. In the next

Transfert de vapeur (entre deux zones standard) Diffusion de vapeur Transport de vapeur The mass transfer equations for the water vapor. And finally

Modèle de l’enveloppe du bâtiment: Transferts de masse et de chaleur couplés (UMIDUS) Cons. de masse Cons. d’énergie Conditions aux limites Equation de masse Equation d’énergie

Présentation de la librairie

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

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

Application: role de l’enveloppe sur les transferts d’humidité Un bureau ventilé entouré d’un espace climatisé (t=24°C, RH=50%) avec un mur en contact avec l’extérieur Tous les murs ont une épaisseur de 10 cm (béton) Un modèle zonal de 27 cellules avec 3 modèles différents d’enveloppe: Transfert de chaleur Prise en compte des transferts d’humidité (phase vapeur) Phase vapeur et liquide Simulation pour 44 heures

Resultats au centre du local Temperature Humidité relative

Conclusion et perspectives Une librairie de modèles zonaux permettant d’étudier 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 l’air intérieur . La validation de cette librairie est en cours dans le cadre de la tache 41 de l’Agence Internationale de l’Energie.