Étude du comportement thermique de bâtiments tertiaires chauffés au gaz naturel. Comparaison entre expériences et simulations

par Eric Blanc

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Gilbert Achard.

Soutenue en 1998

à Chambéry .

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  • Résumé

    La consommation énergétique des bâtiments du secteur tertiaire est difficile à estimer du fait de l'importance des apports internes et solaires, de la complexité de la régulation du système de chauffage et de son intermittence. Dans le but de mieux appréhender leur comportement énergétique et prédire leurs besoins et consommations, une approche de modélisation et de validation expérimentale est développée sur un bâtiment d'enseignement et de recherche à l'aide du logiciel allan. <#t#m>simulation/neptunix. Cette étude, menée en collaboration avec gaz de France, entre dans le cadre de la future règlementation thermique des bâtiments tertiaires car nous testons la méthode règlementaire de calcul prévisionnel des consommations énergétiques sur un cas concret. Nous avons tout d'abord fait une mise au point d'une instrumentation permettant d'effectuer un suivi du comportement énergétique, puis avons amélioré les réglages des paramètres de régulation et les réseaux hydrauliques. Ces modifications ont entrainé une hausse de 14% du rendement de production en chaufferie et une baisse de la consommation de gaz de 27% entre les saisons de chauffe 94/95 et 96/97. Nous disposons d'une plate-forme correspondant à un système de chauffage de bâtiments tertiaires conçu dans les règles de l'art, fonctionnant de manière optimale et bien instrumente et servant de référence à toute validation expérimentale. Pour le calcul des besoins en chauffage, il est nécessaire de représenter au mieux le comportement thermique du bâtiment. L'accès aux consommations nécessite de modéliser des systèmes de production, de distribution, d'émission et de régulation du chauffage. Les modèles multi zonaux de bâtiment avec globalisation ou séparation des échanges superficiels intérieurs donnent des résultats satisfaisants sur le plan des comparaisons des températures. Le modèle de séparation des échanges superficiels intérieurs met en évidence l'accumulation de chaleur dans les parois : au début de chaque phase de relance du chauffage, la température radiante moyenne des parois est supérieure à la température d'air. Il existe cependant une légère divergence entre les résultats des simulations et les résultats expérimentaux lors des relances matinales du chauffage ; en effet, les températures simulées sont inférieures aux valeurs mesurées. Ce comportement peut s'expliquer par le fait que l'inertie structurelle parait sous-estimée et que l'inertie interne n'est pas représentée. Au niveau du calcul des besoins, les résultats obtenus par le modèle de globalisation sont plus proches des besoins mesures (1%) que les valeurs trouvées avec le modèle de séparation des échanges superficiels intérieurs (de 3 a 6%). Notons que quel que soit le modèle utilise, les besoins de chauffage simules sont contenus dans la plage d'incertitude des mesures pour ce type de bâtiment. La modélisation d'une installation de chauffage et de sa régulation a permis de mieux comprendre le fonctionnement et les performances des matériels thermiques. Nous avons teste, ensuite, la méthode simplifiée de calcul des consommations en chauffage en comparant ses résultats avec nos résultats expérimentaux et ceux de nos modèles. Les besoins calcules par cette méthode sur la totalité de la saison de chauffe sont proches de la réalité (3% d'erreur). Par contre, des écarts existent pendant les périodes de mi-saison ou la méthode simplifiée surestime les besoins, mais ces écarts sont compenses au niveau global grâce aux périodes de conges ou elle sous-estime les besoins. Un écart plus conséquent existe sur les consommations (14%), une étude plus approfondie devrait permettre de l'expliciter.

  • Titre traduit

    Thermal behaviour of office buildings heated by natural gas. Comparison between experiments and simulations


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Informations

  • Détails : 225 P.
  • Annexes : 57 REF.

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  • Bibliothèque : Université Savoie Mont Blanc (Le Bourget-du-Lac, Savoie). Service commun de la documentation et des bibliothèques universitaires. Section Sciences.
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