La modélisation des transferts d'air dans les bâtiments. Application à l'étude de la ventilation

226 Pages·2016·6.67 MB·French

by  Redwan Mounajed

La mod´elisation des transferts d’air dans les bˆatiments.
Application `a l’´etude de la ventilation
Redwan Mounajed
To cite this version:
Redwan Mounajed. La mod´elisation des transferts d’air dans les bˆatiments. Application a`
l’´etude de la ventilation. M´ecanique des fluides [physics.class-ph]. Ecole Nationale des Ponts
et Chauss´ees, 1989. Fran¸cais. <pastel-00569454>
HAL Id: pastel-00569454
https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00569454
Submitted on 25 Feb 2011
HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
archive for the deposit and dissemination of sci- destin´ee au d´epˆot et `a la diffusion de documents
entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publi´es ou non,
lished or not. The documents may come from ´emanant des ´etablissements d’enseignement et de
teaching and research institutions in France or recherche fran¸cais ou ´etrangers, des laboratoires
abroad, or from public or private research centers. publics ou priv´es.
HSZoob^Oh)
TüESE
PREPARATION POUR OBTENIR LE DIPLOME DE DOCTORAT
DE L'ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES
SPECIALITES: SCIENCES ET TECHNIQUES DU BATIMENT
PAR
M.Redwan MOUNAJED
Ingénieur ESTP
SUJET
LA MODELISATION DES TRANSFERTS D'AIR DANS LES BATIMENTS
APPLICATION A L'ETUDE DE LA VENTILATION
SOUTENUE LE 5 OCTOBRE 1989
JURY : MM M. CLAVERIE Pésident
M. GERY Rapporteur
S. BECIRSPAHIC Rapporteur
J. RILLING Directeur de thèse
J. MAURETTE Examinateur
D. BIENFAIT Examinateur
E.N.P.C.

REMERCIEMENTS
Ce travail a été réalisé au service Génie Energétique et Climatique (G.E.C.) au
Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (C.S.T.B.) à Marne-ia-Vallée.
Je tiens à remercier, pour m'avoir permis d'effectuer cette thèse :
Monsieur P. CHEMILUER. Président du C.S.T.B.. Professeur à l'Ecole Nationale des
Ponts et Chaussées (E.N.P.C).
Monsieur J. RILUNG. Directeur Scientifique du C.S.T.B. et Responsalbe de formation
du D.EA de Sciences et Techniques du Bâtiment à l'E.N.P.C. qui m'a fait l'honneur
de diriger cette thèse, pour l'aide qu'il m'a prodiguée.
Monsieur P. VELTZ. Directeur de la Recherche à 1'E.N.P.C
Je remercie également Monsieur M. RUBINSTEIN. Chef du Département Energétique
et Productique, ainsi que Monsieur Ph. DUCHENE-MARULLAZ. chef du Service G.E.C..
pour m'avoir accueilli dans le Service ; et J'exprime ma gratitude à Monsieur D.
BIENFAIT. Chef de lo Division Aéraulique et Climatique, qui a suivi mon travail, pour
l'aide qu'il m'a apportée.
Monsieur M. CLAVERIE. Directeur du P.I.R.S.E.M. - C.N.R.S.. me fait l'honneur d'être
président du jury, je lui en suis très reconnaissant.
J'exprime également mes remerciements à : Monsieur M. GERY, Professeur à l'Institut
National des Sciences Appliquées de Lyon et Directeur du Laboratoire de
Thermique de l'Habitat. Monsieur S. BECIRSPAHIC. Chef du Département
Aérodynamique et Diffusion de l'Air au Centre Technique des Industries Aérauliques
et Thermiques. Monsieur J. MAURETTE. Professeur à l'Ecole Centrale de Paris, pour
l'honneur qu'ils me font en participant à ce jury, et j'exprime ma reconnaissance
particulièrement à Messieurs M. GERY et S. BECIRSPAHIC pour avoir bien voulu être
rapporteurs de ce travail.
Enfin, je tiens à témoigner de ma reconnaissance envers tous ceux qui. sous divers
formes, ont accordé leurs concours à la réalisation de ce travail.

RESUME
L'objectif de ce travail est de modéliser les transferts d'air dans le bâtiment et
d'étudier essentiellement l'influence des fluctuations spatio-temporelles du vent sur
la ventilation et la qualité de l'air dans les logements.
Après un rappel des phénomènes mis en Jeu, les composants aérauliques du
bâtiment sont modélisés. Le logement est considéré comme muittzone en pression,
tout en y intégrant la compressibilité de l'air dans (le sens) de grands volumes.
Sur la base de ces modèles, des codes de calcul spécifiques sont élaborés.
Des simulations sont effectuées en utilisant des fichiers de pressions de vent spatio
temporelles issues des mesures sur maquette en soufflerie atmosphérique.
L'influence des fluctuations du vent ainsi que la compressibilité de l'air est étudié.
Les codes de calcul ont également été utilisés pour dimensionner les installations
de ventilation et analyser leur comportement dans différentes configurations.
MOTS CLES
CODE DE CALCUL VENTILATION NATURELLE
TRANSFERT D'AIR SIMULATION
QUALITE DE L'AIR TIRAGE THERMIQUE
PERMEABILITE VENT TURBULENT
RESEAUX AERAUUQUES VENTILATION MECANIQUE
DIMENSIONNEMENT MODELE DYNAMIQUE
COMPRESSIBILITE SECURITE GAZ

ABSTRACT
The purpose of this work is to modelize air-movement in buildings, and to study
specifically the time - and - space wind-influence on ventilation and indoor air-
quality.
After a survey of relevant parameters, the aeraullc components of buildings are
modelized. A multi-cell pressure model Is considered here. Including air-
compressibility Inside rooms. Specific computer codes are developped according
to those models.
Simulations are undertaken using space -and - time dependent wind pressure data.
These values have been measured in wind tunnel.
The effect of wind fluctuations and air-compressibility are discussed. The computer
codes have also used to design and size ventilation systems and analyse their
response in different configurations.
KEY WORDS
COMPUTER CODE NATURAL VENTILATION
AIR TRANSFERT SIMULATION
AIR QUALITY STACK EFFECT
AIR TIGHTNESS WIND TURBULENCE
AERAUUC NETWORKS MECHANICAL VENTILATION
SIZING DYNAMIC MODEL
AIR COMPRESSIBILITY GAS SAFETY

ZUSAMMENFASSUNG
Das Ziel dieser Arbeit ist den Luftaustausch im Innern eines Gebäudes zu
modeiisieren und hauptsächlich den Einfluss der räumlich-zeitlich Änderungen des
Windes auf die Lüftung und Luftaualität in den Wohnungen zu untersuchen.
Nach der Erläuterung der vorkommenden Phénomène, werden die
lüftungstechnischen Komponenten des Gebäudes modelisiert. Die Wohnung wird als
eine Vielfachzone unter Druck betrachtet, unter Berücksichtigung der
Kompressierbarkelt der Luft im Sinne der grossen Volumen.
Für die Simulationen werden Daten der räumlich-zeitlich Änderungen des Windes
verwendet, die anhand von Messungen Im atmosphärischen Luftkanal gewonnen
wurden.
Die Computerprogramme wurden ebenfalls benutzt um Lüftungsanlagen auszulegen
und deren Verhalten unter verschiedenen Einflüssen zu untersuchen.