Etudes thermiques et aérauliques des structures légères double paroi avec effet pariétodynamique

par Anca Duta-Zaragoza

Thèse de doctorat en Génie civil

Sous la direction de Jean Brau.

Soutenue en 1998

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Ce travail a pour objectif l'étude thermique et aéraulique d'un composant solaire de type passif : la double paroi avec une lame d'air. Ce composant est disposé, principalement, en toiture et, souvent, en position inclinée. La paroi extérieure est conçue en toile perforée, alors que la paroi intérieure est constituée d'un matériau transparent. La lame d'air est ouverte en bas et en haut permettant la circulation de l'air extérieur entre les deux parois. Le système combine les effets d'une protection solaire assurée par la toile, et de la ventilation naturelle à travers les perforations de celle-ci et par les ouvertures de la lame d'air. Ce composant s'intègre par sa conception dans le domaine de l'architecture textile, alors que son utilisation le situe dans le cadre de l'habitat passif. Ces deux domaines ont émergé ensemble au cours de la dernière décennie. Un rappel des grands axes de développement et d'évolution dans ces deux domaines est fait pour mieux situer notre sujet d'étude. Dans l'optique de développer un modèle de simulation, une étude bibliographique et analytique des différents modes de transferts thermiques et aérauliques mis en jeu dans la double paroi a été réalisée. Les hypothèses physiques, simplifications et modèles des phénomènes sont décrits et explicitent nos choix d'intégration. La validation de ce modèle est réalisée à l'aide d'une étude expérimentale mise en place in-situ. L'étude in-situ a été complétée par des études expérimentales auxiliaires. Les valeurs de la perméabilité des toiles et des coefficients de pression induits sur la paroi perforée inclinée ont été obtenues. La visualisation des écoulements de l'air traversant les tôles perforées a révélé des aspects qualitatifs et quantitatifs des champs de vitesse crées. Le modèle de simulation thermo-aéraulique du système double paroi a été conçu dans une optique modulaire. Elle permet sa discrétisation aussi bien que sa connexion avec des autres modules simulant les divers éléments d'un bâtiment et leur fonctionnement : parois, plancher, bilan d'une zone. L'influence de différents paramètres est analysée à travers plusieurs simulations : la discrétisation du système double paroi, le coefficient d'échange convectif sur la paroi perforée ou la température du ciel. Une étude de sensibilité des paramètres concernant diverses toiles comme la couleur ou la perméabilité, vient compléter ce travail.

  • Titre traduit

    = Thermal and aeraulic studies of double wall light structures with parieto-dynamical effect


  • Résumé

    This work concerns the thermal and aeraulic studies of a solar passive component: a double wall structure with an air layer. This component is, generally, disposed at the roof, in an inclined position. The outer wall is made of perforated canvas white the inner wall is made of a transparent material. The air layer is opened at the top and at the bottom, allowing the exterior air to circulate between the two walls. This system combines the effects of a solar protection ensured by the canvas and of natural ventilation created through the perforations of the canvas as well as by the air layer openings. This component makes part of the textile architecture by its conception and of the passive dwelling by its utility. These two domains developed together for the last decade. Their principle directions of development and evolution are presented for a better location of our study. To develop a computer mode!, an analytical study of the different thermal and aeraulic changes which take place in the double structure, is performed. The physical hypothesis and models of the phenomenon are described and explain our choices. The computer model validation is accomplished by an experimental study. This one was completed with secondary experiments, which revealed some physical characteristics of the double wall system and enhanced a better acknowledgement of its behavior near the canvas perforations. Values for the canvas permeability and pressure coefficients on the inclined perforated wall were obtained. The visualization of the air flows across the canvas provided qualitative and quantitative aspects of the velocity fields. This double wall computer model was created in a modular conception that enables its connection with other components of a cell: vertical walls floor and allows the in global simulation. The influence of various parameters is analyzed through several simulations: the double wall discretization, the convective heat transfer coefficient of the perforated wall and the sky temperature. A study of sensitive parameters like the canvas optical coefficients and its permeability completes this work.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (165 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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